酸雨环境下钢筋混凝土框架节点抗震性能试验研究

为研究酸雨腐蚀后RC框架节点的抗震性能,采用人工气候法模拟酸雨环境,对8 榀 RC 梁柱节点试件进行加速腐蚀试验,而后进行拟静力试验,观察酸雨腐蚀后试件表观现 象,并分析腐蚀循环次数、轴压比及硫酸根离子浓度对节点与其核心区破坏特征、滞回性能、 剪切性能、受剪承载力等的影响. 在此基础上,引入损伤指数,并确定损伤模型参数取值,进而 定量化揭示节点试件在加载过程中的损伤演化规律 . 试验与分析结果表明：酸雨腐蚀虽会使 试件发生骨料外露、结晶析出、蚀洞形成等现象,但腐蚀后试件的核心区最大剪力仍小于现行 规范计算的抗震受剪承载力阈值;随着腐蚀循环次数与硫酸根离子浓度的增加,试件梁端弯 曲裂缝与核心区剪切裂缝出现较早且发展较快,节点承载能力、变形能力与耗能能力均逐渐 减小,而核心区剪切占比与损伤发展速率则不断变大;具有较大轴压比的试件,节点承载能力 相对较大,但变形能力较差,核心区剪切占比及损伤发展速率较大.     

酸雨侵蚀箍筋约束混凝土本构模型研究

采用人工气候环境模拟技术模拟酸雨环境,对15组箍筋约束混凝土棱柱体试件进行加速腐蚀,进而进行轴压试验,研究了箍筋锈蚀对约束混凝土破坏形态、峰值应力、峰值应变、极限应变和应力-应变曲线形状的影响.基于Mander模型及现有研究成果,确定了未腐蚀试件本构模型峰值应力、峰值应变、极限应变和形状系数等参数的计算公式,并通过对试验结果的回归分析,得到了考虑箍筋锈蚀率影响的形状系数和各特征点参数修正系数拟合公式,最终建立了酸雨侵蚀箍筋约束混凝土本构模型.与试验结果对比发现,采用该模型计算得到的各试件峰值应力、峰值应变、极限应变及应力-应变曲线形状均与试验结果符合较好,表明所建立的本构模型能较为准确地反映遭受酸雨侵蚀箍筋约束混凝土力学性能,可用于该环境下RC结构剩余承载力及抗震性能评估.     

氯盐侵蚀RC节点抗震性能与数值模拟方法

为研究近海环境中钢筋混凝土(RC)框架节点的抗震性能,设计了4榀RC框架中节点试件,采用人工气候环境加速腐蚀模拟技术对其进行氯盐侵蚀,进而进行拟静力试验,分析氯盐侵蚀引起的钢筋锈蚀对RC框架节点承载能力、变形能力及核心区剪切性能的影响;同时,采用OpenSees中Joint2D单元模拟节点核心区,用弹性杆单元模拟梁、柱,建立了锈蚀RC框架节点组合体数值模型,对锈蚀RC框架节点的滞回特性进行了数值模拟.结果表明:在氯盐侵蚀作用下,试件表面出现红褐色锈蚀产物与锈胀裂缝,且随氯盐侵蚀程度增加该现象不断加重;随着钢筋锈蚀程度加重,试件承载能力、变形能力、延性、核心区抗剪性能等均有不同程度退化;模拟结果与试验结果在承载力、变形能力、捏缩特性等方面均符合较好,验证了该建模方法的准确性.     

预制装配式框架结构梁柱节点力学性能试验研究

相比钢筋混凝土结构,钢骨混凝土结构因承载力较高和延性较好等诸多优点而应用广泛.以往的研究多数集中于整体式钢骨混凝土框架节点,有关采用钢板对焊拼接形式的预制装配式钢骨混凝土框架节点的研究相对较少.基于以上考虑,设计了两个预制装配式钢骨混凝土框架节点组合体和一个钢筋混凝土框架节点组合体,进行了柱向轴力恒定的拟静力加载试验.对节点组合体的破坏形态、延性、承载力退化、刚度退化和耗能能力作了详细论述.结果表明,轴压比对预制装配式钢骨混凝土框架节点的破坏形态无本质影响;相对钢筋混凝土框架节点,预制装配式钢骨混凝土框架节点具有较高的承载力和较好的延性;预制装配式钢骨混凝土框架节点的塑性变形能力强,具有较好的耗能能力;随轴压比的增大,预制装配式钢骨混凝土框架节点组合体的刚度退化和承载力退化速度提高,延性系数和耗能能力减小;梁连接区和节点核心区的应变随轴压比的增大而减小;框架梁连接区和节点核心区的钢骨和钢筋均未屈服,钢板对焊拼接的连接方式可行.     

冻融损伤钢筋混凝土剪力墙恢复力模型研究

为研究冻融损伤钢筋混凝土(RC)剪力墙的滞回特性,通过试验回归与理论分析相结合的方法,对8榀冻融损伤RC剪力墙拟静力试验结果进行分析.综合考虑冻融损伤参数与轴压比对极限功比指数和不同受力状态下RC剪力墙承载力及变形的影响,建立了冻融损伤RC剪力墙构件极限功比指数与骨架曲线特征点参数计算模型.考虑强度衰减、刚度退化以及捏缩效应,采用两折线模型表示滞回环卸载段刚度变化,建立了冻融损伤RC剪力墙构件恢复力模型,并与试验墙进行了模拟对比,从滞回曲线与累积滞回耗能两个方面验证了模型的准确性.     

不同轴压比装配式RC圆柱抗震性能分析

为研究轴压比对装配式全灌浆套筒连接高强混凝土圆柱抗震性能的影响,采用有限元软件ABAQUS建立装配式钢筋混凝土(RC)圆柱的数值分析模型,并进行验证.在试验参数的基础上,扩大数值模型轴压比的取值范围,研究轴压比对装配式RC圆柱的承载能力、刚度退化及延性性能等抗震性能指标的影响规律.结果表明:模拟得到的破坏形态、骨架曲线与试验结果基本吻合,且精度较高;当轴压比由0.20增至0.90时,试件的屈服荷载、峰值荷载均随轴压比增大而增大,延性性能反而降低,试件的极限位移由67.50 mm减少至31.76 mm,降低约53%;当轴压比大于0.90时,试件的承载能力、延性性能均随轴压比的增加而降低.因此,轴压比对装配式RC圆柱抗震性能的影响较大,在较高轴压比下,装配式RC圆柱仍具有较好的抗震性能.     

自复位RC框架柱脚节点在不同轴压比下的抗震性能试验研究

自复位RC框架柱脚节点将无黏结预应力钢筋与新型金属消能阻尼器结合,在保证结构足够的承载力和耗能能力的前提下,能有效减小传统框架结构水平地震作用下产生的残余变形.对2个采用了新型可更换阻尼器的自复位RC框架柱脚节点进行了低周往复荷载抗震试验,对比分析了不同轴压比下框架柱脚节点的受力机制、滞回曲线、耗能能力、复位能力等性能.试验结果表明:自复位RC框架柱脚节点的耗能主要来自阻尼器的屈服耗能,不同轴压比下该框架柱脚节点的耗能能力大致相当;高轴压比导致框架柱产生轻微的塑性变形,从而使残余变形增大,相应的复位能力略有降低.     

酸雨环境下RC短柱抗震性能试验研究

为探究酸雨环境下RC短柱抗震性能的劣化规律,以4榀剪跨比为2.84的RC短柱试件作为研究对象,首先对试件进行人工气候加速腐蚀试验,随后对其进行拟静力试验,观测试件破坏特征,并分析腐蚀程度变化对其抗震性能的影响规律.试验结果表明:腐蚀试件呈现出明显的表观损伤现象;各试件在往复荷载作用下均发生弯剪型破坏,而随着腐蚀程度的加...     

多因素作用下混凝土中性化深度统一预测模型

依据扩散理论及室内试验,对碳化、酸雨、应力等单一因素和多因素耦合作用下的混凝土构件中性化深度进行了研究.通过理论研究、数值模拟和试验数据的回归分析,建立了混凝土中性化深度统一预测模型.研究表明:碳化和酸雨存在耦合现象,酸雨在某种程度上抑制碳化作用,耦合系数小于1;无论酸雨、碳化单一因素或耦合作用,混凝土中性化深度值随侵蚀时间的增加而增加,中性化深度值在前期增加比较快,继而中性化速度逐渐减小,中性化深度与时间平方根呈正比例关系;拉应力促进混凝土中性化,而压应力抑制其中性化,应力与混凝土中性化深度值之间呈近似线性关系,最后通过试验数据拟合出不同腐蚀模式下的应力影响因子.     

酸雨腐蚀对大理岩单轴压缩特性的影响

采用室内模拟试验研究酸雨腐蚀对大理岩单轴压缩特性的影响.将大理岩岩样浸泡在封闭的模拟酸雨溶液中,在浸泡时间和温度相同的条件下,改变酸雨溶液的pH;在pH相同的条件下,改变酸雨溶液的温度.通过测定不同时间的酸雨溶液电导率、反应后浸泡溶液的钙离子浓度,分析pH和温度变化对大理岩与酸雨溶液之间化学反应的影响.将浸泡后的大理岩岩样进行单轴压缩试验,分析模拟酸雨对大理岩单轴抗压强度和破坏方式的影响.试验结果表明:在酸雨溶液中浸泡后,大理岩破坏时的脆性程度减弱;室温时,随着浸泡溶液的pH降低,大理岩和酸雨溶液反应更加充分,大理岩单轴抗压强度降低;但当温度为80℃时,大理岩单轴抗压强度随着pH的降低反而明显增大;随着酸雨溶液温度的增加,化学反应速度加快,反应达到稳定的时间缩短,短期内单轴抗压强度比室温时明显降低.     

梁高不等的混凝土中柱节点抗震性能

通过4个1/3比例变梁中节点试件的拟静力试验,分析了轴压比、配箍率等参数对该类异型节点抗震性能的影响;在试验研究的基础上,结合异型中节点左右梁高不等的特性,提出了等效斜压杆破坏机理。结果表明:异型节点通裂荷载与极限荷载接近,初裂出现在小梁上柱组成的小核心区,最终破坏区域主要发生在大梁下柱组成的大核心区;轴压比变化对异型节点抗震性能的影响不显著,增加核心区配箍率则可以增大节点组合体剪力,减小核心区裂缝间距和宽度,从而改善异型节点的抗震性能。     

煤岩组合体破坏过程RFPA~(2D)数值模拟

为研究不同组合条件下煤岩组合体的力学特性及破坏过程,使用RFPA~(2D)软件,采用位移加载方式,对不同倾角、围压下的煤岩组合体进行数值模拟,研究单轴和三轴条件下不同煤岩组合体的破坏机制,分析了围压、倾角对煤岩组合体强度的影响.研究表明:单轴压缩时煤岩组合体的强度接近煤体的单轴破坏强度.三轴压缩时煤岩组合体的强度随着倾角的增大先缓慢降低后迅速降低.围压越大组合体强度越高,但强度提高值随着围压的增大降低.煤岩组合体的内摩擦角随着倾角的增大减小,内聚力随着倾角的增大均先增大后减小.组合体单轴压缩破裂情况基本相同,破坏基元主要分布于煤体中,三轴压缩时组合体的破裂出现了3种情况.     

具有箱形截面钢管的钢骨混凝土柱及组合框架节点的研究与应用

基层编号 992003 完成单位及南京市建筑设计研究院: 主要人员侯善民、程文壤、陈忠茫、徐明、朱宁萍 该课题对箱形截面的钢骨混凝土柱进行了全面系统的试验研究与理论分析.根据界限破坏时力的平衡条件建立的钢骨砼柱轴压比限值公式,将RC柱和SRC柱轴压比限值相连贯,具有重要的理论意义和实际应用价值,且应用简便.该课题提出的节点区钢板上开孔穿筋构造方案经试验验证,其节点抗震性能良好,与外挂式和双梁夹柱式节点作法相比,传力直接可靠,施工方便,减少节点区材料消耗.     

榫式连接拼装RC柱轴压性能数值分析

利用ABAQUS有限元软件对轴压荷载作用下榫式连接拼装RC柱进行非线性有限元模拟,并进行试验验证。利用验证的有限元模型研究不同上柱段榫柱宽度及锥形界面倾角的拼装RC柱轴压性能,分析拼装RC柱的荷载-变形关系、荷载-应变关系、不同部件的内力分配、界面接触应力和轴压承载力,研究上柱段榫柱宽度及锥形界面倾角对其受力性能的影响。研究结果表明:上柱段锥形界面中越靠近根部,其接触应力越大,上柱段榫柱侧面的接触应力接近于0 MN,锥形界面的接触应力随倾角增大而减小;在峰值荷载时,各部件共同提供轴压承载力;超过拼装RC柱的轴压承载力主要由榫柱混凝土与纵筋承担,后浇段混凝土承担的轴压承载力迅速降低;在其他参数不变的情况下,拼装RC柱轴压承载力随上柱段榫柱宽度增大近似呈线性增大;当上柱段锥形界面倾角小于30°时,倾角对拼装RC柱后浇段纵筋的应变发展和轴压承载力的影响较小,同一横截面上纵筋的应变发展协调;当上柱段锥形界面倾角大于30°时,拼装RC柱轴压承载力随倾角增大近似呈线性减小,榫柱纵筋与后浇段纵筋的应变发展差异增大;根据有限元和理论分析结果得出拼装RC柱的轴压承载力公式,计算结果与有限元结果吻合较好。     

考虑轴向应变不均匀性的RC柱轴压性能研究

为评价变形不均匀性对钢筋混凝土(RC)柱轴向变形性能的影响,采用MATLAB编制计算程序,对RC柱在单调轴压工况下的荷载变形关系进行计算分析.通过与已有试验结果和有限元方法的对比,验证程序的合理性,并在此基础上进行参数分析.研究表明:是否考虑轴向变形不均匀,对RC柱峰值荷载所对应轴向变形的影响不明显,但是对RC柱极限荷载所对应变形的影响显著,最大差异可超过50%.     

近断层竖向速度脉冲地震作用对RC柱抗剪性能的影响

以单个RC柱为分析对象,采用台湾集集地震中3组断层距18条速度脉冲型地震动记录,通过非线性动力时程分析,研究断层距、竖向与水平加速度谱值比、柱初始轴压比、竖向和水平振动周期以及剪跨比对RC柱抗剪性能的影响规律。结果表明:近断层竖向速度脉冲地震作用对RC柱的抗剪性能有很大影响;抗剪性能系数随反应谱比值增大而减小,中等初始轴压比与断层距、以及剪跨比与近断层距(0～10km)对柱抗剪性能有交互作用。最后,对结果进行非线性回归分析,建立了考虑近断层竖向速度脉冲地震效应及其影响因素交互作用的抗剪性能系数表达式。     

预应力SRC梁-CFT柱节点试验研究及非线性有限元分析

基于预应力型钢混凝土(SRC)梁-钢管混凝土(CFT)柱节点的低周反复荷载试验,采用通用有限元软件ABAQUS,建立了综合考虑材料非线性、几何非线性以及接触非线性的有限元模型,有限元计算结果与试验结果吻合较好。在此基础上,对预应力SRC梁-CFT柱节点进行了参数分析,重点研究了轴压比、预应力、核心区混凝土的强度、核心区钢管壁厚等对节点受力性能的影响。结果表明,轴压比、核心区钢管的壁厚的影响较大。     

新型钢管混凝土柱-平板节点轴压性能研究(Ⅰ)——试验概况及结果分析

通过两组共15个试件的轴压试验，对节点区柱钢管不连通式钢管混凝土柱－平板节点的轴压性能进行了较为详尽的研究。介绍了试验的概况及主要的试验结果，并对影响该节点轴压承载力的因素进行了探讨，为该节点轴压承载力计算公式的建立提供了基础数据。     

异形框架柱T形节点抗剪强度非线性有限元分析

利用Ansys计算软件,对T形截面异形柱节点在不同轴压比下进行了非线性有限元分析,研究了轴压比对节点的内力分布、裂缝形成和开展规律以及抗剪承载力影响,以期对今后的异形柱节点系统的试验和研究提供一些参考意见和理论分析基础.     

中等偏高剪压比抗震节点传力机理及性能试验

介绍已经完成的钢筋混凝土框架节点抗震性能试验研究系列中的7个中等偏高及较高剪压比接近足尺试件的试验结果.其中得出的主要结论有:1)按我国规范9度区抗震抗剪设计方法设计的中等偏高剪压比(Vjh/fcbjhj=0.20～0.28)框架节点具有足够的延性,其所在的组合体的非弹性耗能能力也是可以接受的;2)节点核心区水平箍筋对该区中沿2个对角线方向交替斜压的混凝土发挥了重要约束效用,且约束效应随节点区非弹性变形的增大而提高;3)轴压比增大虽对贯穿节点梁筋段的粘结及滑移发挥一定的有利作用,但在大于0.25的剪压比范围内,随着剪压比的增长,轴压比的增大所带来的减小节点发生剪切破坏时位移延性的作用将越来越显著,从而对控制节点抗震性能的这一关键指标具有越来越大的不利影响.