火灾中钢筋混凝土两端固结梁破坏模式变化规律

为了研究火灾过程中钢筋混凝土两端固结梁破坏模式的变化规律,利用有限元分析软件对梁内部的温度场进行分析,确定其不同耐火时刻的分布规律,利用承载力简化计算公式对火灾过程中钢筋混凝土梁不同时刻的极限承载力进行计算分析。并对上侧纵筋配筋面积、混凝土保护层厚度和混凝土强度为变换因素的三组固结梁试件进行理论分析,讨论了火灾过程中不同参数对钢筋混凝土固结梁破坏模式临界点ξ变化规律的影响。结果表明:上侧纵筋配筋面积越大,ξ点对应受火时间T越提前;混凝土保护层厚度越大,混凝土强度越高,ξ点对应受火时间T越滞后。在理论计算的基础上,为保证梁在受火两小时内发生弯曲破坏,对梁的防火设计提供了思路。本研究方法可以简化分析钢筋混凝土梁高温中破坏模式的变化规律,为火灾中构件的设计计算提供参考。

基于现行规范的型钢混凝土柱侧力-位移曲线预测方法研究

型钢混凝土(steel reinforced concrete,SRC)柱因承载力高、刚度大和耐久性能好等优点而被广泛应用于高层结构中。然而,现阶段SRC结构设计普遍基于承载力设计法,基于性能的抗震设计法在SRC结构方面的应用仍待完善。作为基于性能(位移)的抗震设计方法中最重要的一环,现阶段SRC构件的侧力-位移关系评估缺乏规范指导。基于美国现行规范ASCE/SEI 41-17中针对钢筋混凝土构件的相关规定,结合SRC构件的受力与变形特征,提出了发生弯曲破坏的SRC柱在地震作用下的侧力-位移曲线建模方法。该曲线采用约束混凝土强度计算SRC构件的峰值承载力;使用刚度折减法考虑型钢与混凝土之间的黏结滑移;基于SRC构件的变形特征考虑了纵向受力钢材端部滑移对柱顶侧移的贡献。最后,通过与28根SRC柱试验结果的比较证明了曲线的适用性。计算结果表明:所提出的曲线能合理预测发生弯曲破坏的SRC柱的开裂荷载、开裂位移、峰值荷载、峰值位移和强度退化,可为SRC结构的性能化抗震设计提供参考。

超长混凝土结构设计中基本问题研究与工程实践

通过东南大学预应力工程研究所近20年对超长混凝土结构设计中所涉及的基本问题进行的基础研究及国内几十项工程的实践,针对设计中工程技术人员关心的关键技术问题给出相应的解释,并提出了相应的设计建议,以供超长混凝土结构设计参考。

单跨钢筋混凝土框架抗震加固方法分析及工程实例

结合工程实例,针对中小学校舍建筑应用较多的单跨钢筋混凝土框架结构,分析对比了增设抗震墙、翼墙、抗震支撑,增设框架梁、柱,构件层次加固等加固方法。总结出采用的方案应满足相关规范的要求,并尽量使加固后的结构平面布置合理、结构双向抗侧刚度以及动力特性接近、立面不出现薄弱层等,同时应尽量减小对原建筑的影响,降低加固费用。

新型低损伤自复位混凝土框架节点试验及性能优化研究

提出一种带可更换软钢阻尼器的低损伤自复预制混凝土(LDSCPC)框架节点,并针对该节点在地震作用下的抗震性能、更换阻尼器后的性能恢复等开展足尺试件的拟静力试验。在节点试验基础上,基于ABAQUS精细化有限元模型进行该节点关于螺栓预紧力、水平和竖向耗能条尺寸的参数化分析及优化设计。研究表明,软钢阻尼器LT12的滞回特性和承载能力是最优异的,而LT14是耗能最好的;增加阻尼器耗能条的尺寸和厚度能分别提高LDSCPC框架节点在加载早期和变形较大时的耗能性能。较大的螺栓预紧力能明显提升LDSCPC框架节点的耗能能力,当预紧力为155 kN时,软钢阻尼器几乎达到理想的耗能性能。

面向基坑工程的预应力混凝土管桩改进型结构(节点)研究

文章通过分析预应力混凝土管桩在基坑支护工程应用中的特点,对其进行改进研究,提出了基坑-结构一体化的支护体系,并详细介绍了关键结构(节点)的设计。

型钢混凝土柱基于受剪行为解耦的承载力计算方法研究

在各国现行规范中,强度叠加法广泛应用于型钢混凝土柱的受剪承载力计算,即型钢混凝土柱的受剪承载力单纯等同于型钢腹板受剪承载力与钢筋混凝土部分受剪承载力之和,不考虑二者间的相互作用。但因型钢与钢筋混凝土部分材料属性与截面面积差异巨大,导致两部分的受剪承载力无法同时达到峰值,致使传统强度叠合法偏于不安全。为解决上述问题,在传统桁架-拱模型和现行规范计算方法中引入了变形协调条件,以此确定了型钢与钢筋混凝土部分在受剪全过程中的承载力分配准则,并基于41个型钢混凝土柱的试验结果验证了所提方法的有效性。计算结果表明,提出的计算模型可准确预测型钢混凝土柱的受剪承载力。此外,在不考虑分项系数与强度折减系数的前提下,我国规范JGJ 138-2016、澳大利亚/新西兰规范AS/NZS2327:2017均过度低估了型钢混凝土柱的受剪承载力,而美国规范ANSI/AISC 360-16、欧洲规范BS EN1994-1-1:2004、我国规范YB 9082-2006均高估了部分试件的受剪承载力,且部分承载力高估程度超40%。

预应力在我国大跨度结构中的应用研究综述

为了提高大跨度结构的正常使用性能,通常在混凝土结构中施加预应力.结果表明,预应力混凝土结构具有更好的使用性、耐久性和大跨度适用性,其中预应力混凝土空心板结构在不显著降低承载力和刚度的前提下明显减小结构自重,预应力型钢混凝土梁(板)结构采用较小的截面尺寸即可满足承载力和刚度的需求.开发城市地下空间是解决城市用地紧张的有效手段,我国地下大跨空间常用的结构形式主要包括密排框架(肋梁)结构、折板或拱形结构、变截面(加腋)板结构、预应力混凝土结构、型钢-混凝土组合结构和Y形柱结构6种形式,相比之下,跨度较大时宜采用预应力结构.

基于随机风作用的直立锁边金属屋面系统损伤评估方法

为提出基于随机风作用的直立锁边金属屋面系统损伤评估方法,选取实际工程案例中某一截面的3块典型区域进行有限元分析,确定屋面系统在最大基本风压作用下的损伤等级。首先确定直立锁边屋面系统性能水准及量化指标,然后采用MATLAB软件模拟脉动风荷载,针对每一块典型区域随机生成了11条风速时程曲线并将其转化为风压荷载。而后在ABAQUS软件中建立典型区域的有限元模型并施加风压荷载,进行非线性动力时程分析,最后进行损伤评估。对比评估结果可知本文提出的损伤评估方法具有较好的合理性,可以用于评估直立锁边金属屋面系统在不同风压荷载作用下的损伤等级。

考虑膜态水渗流的非饱和土渗透系数计算方法研究

当前采用土-水特征曲线计算非饱和土渗透系数的方法主要分为经验模型和统计模型两大类。经验模型的计算结果取决于模型中的经验系数,统计模型基于毛细模型采用统计学相关理论推导得出,因此统计模型计算结果相对可靠。研究发现,统计模型主要研究毛细水迁移规律,并未考虑土体中的结合水。因物理化学作用,部分土颗粒表面会吸附水膜,该水膜可作为液态水分的传输媒介。水膜厚度主要取决于土颗粒表面与土中水的相互作用,水膜厚度决定了土颗粒表面膜态水的迁移速率。首先计算单个颗粒表层吸附水膜的厚度、膜态水迁移速率;其次考虑土体中不同粒径颗粒的随机接触,利用级配曲线计算不同粒径颗粒的连接概率;最终依据单颗粒膜态水的迁移速率并结合颗粒间的随机接触概率,提出非饱和土膜态水的渗透系数预测模型。为验证模型的可靠性,选取其他文献中的试验数据对比模型预测结果,对比结果表明本文预测结果与文献试验结果吻合度较好,比传统统计模型表现出一定的优越性。

考虑轮轨多点接触关系的车轨系统地震响应分析

为研究地震作用下轮轨多点接触关系及其对车轨系统地震响应的影响,本文基于虚拟渗透理论分析了轮轨多点接触的几何关系,采用修正的Kik-Piotrowski方法和Kalker线性理论求解轮轨接触力,并建立了地震作用下考虑轮轨多点接触关系的列车-无砟轨道系统模型;以某高速铁路为对象,研究了车轨系统的地震响应及列车的行车安全性。研究结果表明:地震作用下轮轨之间会出现2点接触情况,次接触斑对轮轨接触行为具有重要影响;轮轨多点接触关系对地震作用下的轮轴横向力和脱轨系数具有重要影响,不考虑该多点接触关系会低估列车的行车安全性;车轮抬升量对地震动强度不是特别敏感。

自激非平稳振动数据驱动的拉索动力性能表征

跨海斜拉桥的拉索在非极端风环境下会产生自激振动,基于现代监测与数据分析技术可即时把握拉索自激振动的数字特征,并以此反映拉索的实时动力性能。根据某跨海大桥主航道斜拉桥拉索振动加速度长期监测数据中的共性特征,提出基于振动加速度时间序列信号上包络线高斯混合模型和频域功率谱的拉索风致自激振动非平稳段自动提取方法。提出基于各自激振动非平稳时间序列进行主导频率识别,并采用带通滤波后的最后1个下降段数据进行阻尼比识别的策略,排除了振动幅值上升段环境风自然激励带入能量对阻尼比识别的干扰。基于各自激振动非平稳段主导频率-阻尼比的识别结果,通过对频率值进行聚类,得到各阶模态对应的模态频率-阻尼比数据簇。根据阻尼比数据的离散、偏态特征提出采用对数正态分布模型的e^(μ)和其累积分布函数的分位值来描述拉索阻尼比统计规律。采用各数据簇的频率质心以及阻尼比概率特征参数作为表征拉索动力性能当前状态的指标。针对背景工程的主要结论包括:桥梁拉索振动加速度信号噪声强、干扰大,在动力特征分析时须排除类似干扰;桥梁拉索的自激振动加速度幅值最高已超过3000 mm/s^(2),振动幅度较大;桥梁拉索的阻尼比平均水平约为0.03%,与设计规范推荐值相比偏低。

高强混凝土收缩徐变试验及预测模型研究

通过苏通大桥连续刚构所用高强混凝土的收缩徐变试验,以及其他几组不同强度等级的高强混凝土收缩徐变试验,探讨了目前常用收缩徐变模型对高强混凝土收缩徐变的适用性。试验结果表明,高强混凝土的徐变系数一般低于常用的徐变模型预测值;而现桥规采用的CEB-FIP90收缩模型有低估高强混凝土收缩发展的危险,并且,随着混凝土抗压强度的提高,预测精度有降低的趋势。针对高强混凝土收缩徐变的特点,提出了考虑混凝土强度因素的修正收缩、徐变模型。最后运用B3变异系数法比较了这几种模型预测高强混凝土收缩徐变的精度,比较结果表明,修正收缩、徐变模型对高强混凝土收缩徐变预测的精度相对于现有模型有较大提高。

建筑工程废弃泥浆快速泥水分离试验研究

为了研究建筑工程废弃泥浆的快速泥水分离性能、提高泥浆泥水分离速率,采用化学絮凝的方法对建筑废弃泥浆快速泥水分离性能进行了试验研究.分析了多种无机絮凝剂、有机絮凝剂及复合絮凝剂对建筑工程泥浆的快速泥水分离性能的影响,得到了絮凝剂种类、添加量与泥水分离效果的关系.结果表明:有机絮凝剂对建筑泥浆具有较好的快速泥水分离效果,泥水分离后泥浆含水率小于50%,而无机絮凝剂和复合絮凝剂的泥水分离效果较差;从泥浆的组成及性质分析可知,加入的有机絮凝剂与泥浆颗粒之间除了有压缩双电层作用外,絮凝剂还起到吸附架桥的作用;经有机絮凝剂分离的上清液中,TN和TP含量达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》的一级A及COD_(cr)一级B排放标准.

FRP筋和钢筋混合配筋增强混凝土梁受弯性能

根据FRP筋和钢筋的本构模型,提出了FRP筋和钢筋混合配筋增强混凝土梁2种名义配筋率和3种破坏模式的概念,并给出了3种破坏模式的判别条件.利用正截面受弯承载力计算基本假定和截面受力平衡条件,推导了FRP筋和钢筋混合配筋增强混凝土适筋梁正截面受弯承载力建议计算公式.设计制作了5根不同FRP筋和钢筋配筋面积比的混合配筋混凝土梁进行静力抗弯试验,并结合相关试验数据分析表明,适筋梁正截面受弯承载力建议公式计算值与试验实测值吻合较好,可供工程设计参考;建议在对承载能力要求较高而挠度控制较低的情况下使用混合配筋混凝土梁以充分利用材料的强度;合理控制混合配筋梁的配筋率及FRP筋和钢筋的配筋面积比,其延性性能满足设计要求.

腹板摩擦式自定心预应力混凝土框架梁柱节点的试验研究

提出了一种腹板摩擦式自定心预应力混凝土框架梁柱节点形式,并通过14个低周反复加载试验,对节点在循环荷载下的力学行为以及耗能特性进行研究,分析钢绞线预应力、螺杆预应力、梁端钢套、螺旋箍筋等参数对于节点性能的影响。试验结果表明,腹板摩擦式自定心预应力混凝土框架梁柱节点具有震后自动复位、主体结构基本无损、耗能机制明确等优点。梁端的钢套避免了混凝土梁柱在相对转动时的局部受压破坏,而位于梁端腹板的摩擦装置则提供了良好的耗能能力。随着初始预应力的加大,节点的初始刚度、临界张开弯矩加大并具有更强的自定心能力;节点的耗能效果主要受摩擦力的大小控制,预应力螺杆的正应力越大,耗能效果越明显。为保证槽钢的传力和摩擦耗能效果,须加强柱预埋钢板在框架柱中的锚固。

预制预应力混凝土装配整体式框架抗震性能研究

在介绍一种预制预应力混凝土装配整体式框架结构体系的基本形式及其结构特点的基础上,通过对三个不同键槽长度的预制混凝土框架中节点的低周反复荷载试验研究,并利用面向对象的开放式计算程序OpenS-ees对一榀两跨三层框架结构进行静力弹塑性分析,研究了这种框架结构体系的抗震性能。试验和理论分析结果表明:框架中节点的滞回曲线丰满,节点耗能能力较强;框架结构的梁铰耗能机制提高了结构整体的耗能能力;经过合理设计的预制框架结构体系具有良好的抗震能力,完全能够满足抗震设防的要求。

数字图像相关法测量FRP片材与混凝土界面的黏结滑移关系

采用数字图像相关(DIC)法测量FRP-混凝土双剪试件的全场位移,通过平滑与拟合两种方法获得界面的黏结滑移关系。共测试了6个试件,变化参数为FRP片材的种类(玄武岩纤维和碳纤维)。数字图像相关法的使用可以为界面剪应力的计算提供足够多的数据点,并可直接得到FRP片材与混凝土界面的滑移。试验结果表明:与传统测试手段相比,数字图像相关法能够记录界面剥离过程更全面的信息;对位移数据采用平滑及拟合可以避免测试误差的扩大化,得到反映整个界面规律的黏结滑移关系;经过与传统手段直接测得的数据对比,验证了该测试方法和数据处理方法的可靠性。数字图像相关法的合理使用为类似搭接接头黏结性能的测试和分析提供了新的途径。

混凝土梁侧面粘贴CFRP布的结构加固性能的试验研究

研究采用在混凝土构件侧面粘贴碳纤维布这种新形式加固受弯构件的受力性能 .试验研究共设计了 4根少筋梁 ,试验时 ,先通过 2个对称的集中荷载将梁预加载至纯弯段出现一道主裂缝并失效 ,然后 ,卸载并用碳纤维布粘贴于梁侧面受拉区予以加强 ,待粘贴树脂固化后 ,再重新加载至梁的极限荷载 .试验重点研究了该种加固梁的极限荷载、变形、开裂和碳纤维布粘贴形式对加固效果的影响 .试验结果表明 ,该种加固梁不但承载力提高显著 ,而且具有很好的延性 ,消除了原来在梁底粘贴碳纤维加固梁在极限状态时因碳纤维布突然断裂而出现的脆性破坏现象 .基于试验研究结果 ,导出了这种加固梁承载力的实用计算方法 ,该方法计算精度较好且偏于安全 ,可直接应用于实际加固工程 ,特别是当构件底面有管道等障碍物时 .

海洋环境下BFRP筋与混凝土黏结性能及基本锚固长度计算方法研究

本文研究了海水浸泡环境对BFRP(Basalt Fiber Reinforced Polymer)筋与混凝土黏结性能的影响,测试了不同温度(25℃,40℃和55℃)下极限黏结强度随浸泡龄期的变化规律。结合加速腐蚀理论,并考虑环境温度和湿度的影响,对极限黏结强度随服役年限的变化规律进行了预测。参考既有文献中的97个BFRP筋黏结强度试验数据,推导了BFRP筋短期黏结强度计算公式。依据本文理论预测得出的50年设计使用年限下的黏结强度损伤因子,推导了不同环境湿度类别下的锚固长度计算公式。试验结果表明:25℃,40℃和55℃海水浸泡60天后,极限黏结强度分别降低了5.8%、9.1%和13.0%。预测结果表明,在南海年平均温度下,服役50年后,室内环境、一般室外环境和潮湿海洋环境类别下的黏结强度损伤因子分别为0.19、0.32和0.51。本文提出的基本锚固长度设计方法可为相关规范条款的制定提供依据。