水平缝螺栓连接的绿色装配式复合剪力墙抗震性能研究

为进一步促进绿色装配式复合结构的发展,特此提出在剪力墙底部用干式连接方法,通过L型钢连接件将高强螺栓分别与底梁、剪力墙上下层结构连接起来。通过ABAQUS模拟软件,对整体现浇式剪力墙与带有水平缝螺栓连接的绿色装配式复合剪力墙分别进行拟静力试验研究。通过施加低周往复的荷载进行有限元模拟得到的钢筋应力分布云图、墙体应力分布云图、滞回曲线分析等,对比模拟数据得发现两个剪力墙刚度基本一致,可以满足初始的的设计目标,并且滞回曲线较为饱满,剪力墙的整体力学性能有了一定的提升,对比两组试件的墙体应力分布图与钢筋应力分布图,带水平缝螺栓连接的剪力墙受力性能更为良好,刚度退化较为平缓。此干式连接方式施工简单,能够积极响应保护环境减碳节能的要求,为进一步实现碳中和做出贡献。

绿色纤维混凝土带翼缘开洞剪力墙抗震性能研究分析

为了进一步研究从废旧轮胎中提取的回收钢纤维制备的绿色纤维混凝土(Green Fiber Reinforced Concrete,GFRC)在带翼缘开洞剪力墙中掺加位置、钢纤维体积率对剪力墙性能的影响效果,采用ABAQUS有限元模拟软件对带翼缘开洞剪力墙进行有限元模拟。得到混凝土损伤分布云图、钢筋应力分布云图、试件滞回曲线及骨架曲线,通过对数值模拟结果分析对比试件的刚度,承载力以及变形能力,发现掺加在洞口的回收钢纤维参与构件受力效果明显且好于洞口补强筋,试件的承载能力、延性均有所提升。提高洞口处回收钢纤维的掺加体积率,试件的承载能力得到进一步提高。对翼缘位置使用回收钢纤维增强,承载能力也有提升,但试件的延性略有降低。该研究使用回收钢纤维代替部分钢筋参与构件受力实现了资源的循环利用为国家碳达峰、碳中和政策添砖加瓦。

二次受力下绿色纤维增强水泥基复合材料加固RC梁抗弯性能数值仿真模拟

利用回收胎圈钢丝通过机械截断、摩擦剥离橡胶等自动化工序制成绿色纤维与C40混凝土组合形成绿色纤维增强水泥基复合材料,可应用于混凝土结构加固补强。此种材料既能促进建筑业可持续发展,也能为我国“碳达峰”、“碳中和”战略目标的实现提供有效途径。使用增大截面法对二次受力情况下的RC梁进行加固,利用ABAQUS有限元软件对采用不同加固材料的RC梁进行数值仿真模拟。通过对5根RC梁进行数值模拟分析,分别得出试件的应力分布云图、损伤云图及荷载-挠度曲线。结果表明,增大截面法能够有效提高RC梁的刚度和极限承载力,加固层掺入纤维不但可以增强加固层与原梁的黏结效果,还能有效抑制裂缝,确保加固梁的整体性。而当体积掺率为1.5%时,绿色纤维较普通纤维加固效果更明显。当绿色纤维的体积掺率降低至1.0%时,梁的加固效果明显降低了,体积掺率提升至2.0%时,加固效果提升不明显,且延性略微降低。

装配式钢筋混凝土剪力墙竖向钢筋干式连接的力学性能对比研究

为深入研究装配式钢筋混凝土剪力墙竖向干式连接的力学性能,对墙体竖向钢筋采用机械连接、焊接两种不同连接方式的剪力墙试验进行了有限元分析。利用ABAQUS软件,通过分析不同类型的混凝土剪力墙在低周往复荷载作用下的受力特点和变形特点,并与现浇剪力墙进行研究比较。研究表明,装配式钢筋干式连接剪力墙与现浇剪力墙整体性能接近,统一表现为边缘构件受力集中,但不同的竖向钢筋连接方式对剪力墙的整体刚度、破坏形式有一定的影响,如:滞回曲线、受力分布、局部强化等。其中焊接剪力墙边缘受力分布于上下两端墙角的位置,闪光对焊后的钢筋连接处有较好的刚度,与整体钢筋差异较小。而机械连接剪力墙边缘构件钢筋连接处受力较为集中,直螺纹机械套筒长度相对较短、套筒外直径较小,筒壁较薄,对剪力墙墙体影响范围有限,有局部连接强化效果,但并不显著。

回收胎圈钢丝网加固水泥基复合材料抗剪性能试验研究

为了研究回收胎圈钢丝网加固水泥基复合材料抗剪性能,试验共设计了5根混凝土梁(其中2根为对比梁,3根为不同条件下的加固梁),进行了一次受力条件下的两点加载试验。通过观察试验梁的破坏过程,研究了回收胎圈钢丝网的钢丝网骨架以及不同的剪跨比对钢筋混凝土梁的极限承载力及斜裂缝分布等多方面的影响。试验表明,回收胎圈钢丝网能与混凝土梁和外包砂浆之间有效结合,共同受力。该加固方法能限制斜裂缝的产生与发展,有效提高混凝土梁的开裂荷载,抗裂性能,刚度以及极限承载力,有效提高了加固梁的抗剪性能。依据实验结果,提出了回收胎圈钢丝网加固混凝土梁的抗剪承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合得较好,可为实际加固工程设计提供理论参考。

冻融循环后再生粗骨料回收钢纤维RC梁受弯性能试验研究

再生粗骨料钢筋混凝土梁经冻融循环后其抗弯性能各项指标均会有一定程度的下降,对严寒地区钢筋混凝土建筑物的安全性和耐久性有一定的危害,为此,将具有提高钢筋混凝土梁抗弯性能的工业回收钢纤维掺入再生粗骨料钢筋混凝土梁中,可以有效提高其抗弯性能。通过对12根再生粗骨料钢筋混凝土梁的受弯性能试验,研究了工业回收钢纤维体积率、冻融循环次数对再生粗骨料钢筋混凝土梁抗弯性能的影响。并通过分析荷载-挠度曲线,计算了工业回收钢纤维对再生粗骨料混凝土梁等效断裂韧度的影响。结果表明:再生粗骨料钢筋混凝土梁掺入一定体积掺量的工业废旧轮胎回收钢纤维之后,抗压强度和相对动弹性模量均有所提高,而且在循环冻融环境下,掺入工业废旧回收轮胎钢纤维的试件各方面性能的降低在冻融循环后表现出较小的影响。等效断裂韧度的计算得出与普通再生粗骨料钢筋混凝土梁试件相比,工业回收钢纤维粗骨料钢筋混凝土梁表现出较高的断裂韧度,并且在冻融循环作用后断裂韧度降低的幅度较小,因此工业回收钢纤维可作为有效增强再生粗骨料钢筋混凝土梁的有利材料。

新型榫卯式接缝结构装配式剪力墙抗震性能分析

为了进一步研究装配式无出筋连接的构造形式及性能,提出了一种新型榫卯式接缝预制混凝土剪力墙结构,且利用ABAQUS软件对现浇钢筋混凝土剪力墙和预制混凝土剪力墙进行有限元模拟。通过对数值模拟结果的破坏形态、滞回性能的分析,对比现浇钢筋混凝土剪力墙与新型榫卯式接缝预制混凝土剪力墙的刚度,承载力以及变形能力,发现新型榫卯式接缝预制混凝土剪力墙与现浇钢筋混凝土剪力墙相比刚度及承载力基本一致,可达到满足"等同现浇"的设计目标,且新型榫卯式接缝预制混凝土剪力墙接缝处的破坏能够分担根部墙肢的压力,延缓根部混凝土的开裂以及压溃,极大的提高了试件的变形能力;通过对边缘构件纵筋配筋率的提高,榫卯接缝处的破坏更加的均匀,墙肢根部混凝土的压溃得到进一步的控制。

新型装配整体式混凝土剪力墙横向连接抗弯性能模拟分析

为了进一步提高装配整体式剪力墙的施工效率及其结构的抗弯性能,提出了一种新型横向榫卯连接的装配整体式剪力墙,传统榫卯连接的基础上在榫卯接缝两侧的贯通竖向钢筋处加设箍筋连接,以增强墙体的稳定性,达到更好的抗弯性能。并且设计了1组现浇钢筋混凝土剪力墙试件、1组传统榫卯连接的装配式混凝土剪力墙试件以及1组新型榫卯连接的装配整体式混凝土剪力墙试件开展了有限元仿真模拟进行对比研究。通过ABAQUS软件分析不同横向连接类型的混凝土剪力墙在低周往复荷载作用下的受力特点及变形特点,并且与现浇剪力墙和传统普通榫卯连接的剪力墙进行比较。研究结果表明,采用榫卯连接接缝的装配整体式剪力墙整体性可以达到与现浇剪力墙相当,并且相比于现浇剪力墙,采用该种连接方式的装配整体式剪力墙受弯承载力无不利影响。并且提出的新型榫卯连接装配整体式剪力墙,能够在保证榫卯接缝较好连接性能与墙体整体性的基础上,滞回曲线更为饱满,更加有利于抵抗受弯破坏。

掺钢纤维的RC叠合梁受弯性能有限元分析

为研究不同体积掺量的钢纤维对RC叠合梁受弯性能的影响,模拟设计制作了4根钢筋混凝土叠合梁,利用ABAQUS通过四点弯曲试验模拟4根RC叠合梁在荷载作用下所发生的位移变化,通过位移-荷载曲线以及裂缝开展情况进行了分析对比,加入钢纤维后叠合梁的抗弯性能得到提高,经数值模拟分析结果显示,在相同荷载下钢纤维混凝土叠合梁的位移比普通钢筋混凝土叠合梁的位移小,钢纤维掺量越大,抗弯性能越好。加入钢纤维后,钢筋混凝土叠合梁的延性有所增加,随着钢纤维体积掺量的增加,延性系数也随之增加。

不同箍筋约束以及钢纤维对混凝土柱抗压性能影响的模拟分析

为进一步研究和对比不同箍筋约束以及钢纤维对混凝土柱抗压性能的影响,文章运用ABAQUS有限元分析软件设计模拟了6组不同变量参数的混凝土柱,对比其中对抗压性能影响最大的参数。其主要变化参数为钢纤维体积掺量、箍筋约束形式以及箍筋间距。结果表明,加入适量钢纤维,可使峰值荷载增加且达到峰值荷载后破坏稍有延缓,但钢纤维的作用效果并未使混凝土柱抗压性能大幅度提升。当采用复合箍筋约束以及减小箍筋间距时,其抗压承载力均有明显增加,通过综合对比发现,采用复合箍筋约束时对混凝土柱约束作用效果更好,对混凝土柱抗压性能影响最大。

不同纤维长径比对钢纤维混凝土梁抗弯性能的影响分析

为研究不同工业回收钢纤维长径比对钢纤维混凝土梁抗弯性能的影响,模拟了4种不同纤维长径比的钢纤维混凝土梁,考虑到纤维体积掺率对梁的抗弯性能有一定的影响,采用体积掺量为1%的钢纤维。用Abaqus软件模拟了4种不同纤维长径比的钢纤维混凝土梁在集中力的作用下所发生的位移变化,通过曲线对比发现,随着纤维长径比的增加,混凝土梁的抗弯性能得到不同程度的提高。根据数值模拟分析结果可知,增加纤维长径比可以提高钢纤维混凝土梁抗弯性能,为回收工业钢纤维更好的应用于实际工程提供理论基础。