单面增大截面加固剪力墙的偏压仿真试验研究

增大截面加固法是加固钢筋混凝土结构常用而有效的方法,其中双面增大截面加固法在剪力墙结构加固工程中采用较多,但是会因为建筑立面、使用功能及施工条件的限制而无法使用,单面增大截面加固法往往可以解决以上问题.为探究单面增大截面法的加固性能,配合后期的实体模型试验研究,将实际工程普通一字型剪力墙按1∶3比例缩尺建立未加固剪力墙、双面增大截面加固剪力墙、单面增大截面加固剪力墙3组模型,采用大型有限元分析软件ABAQUS对3组剪力墙模型进行偏心受压静力仿真试验,对比研究其从弹性阶段到破坏全过程的破坏特征、应力应变规律及受压承载能力.仿真试验结果表明:单面和双面增大截面加固法均能大幅提高剪力墙的正截面承载能力(提高系数分别为2.8,3.5)、刚度、延性等受力性能,其中单面加固剪力墙的正截面承载力约为双面加固的77%,建议根据剪力墙加固工程实际条件进行选用.该结果可为合理地进行剪力墙的加固设计提供理论依据.     

带钢管混凝土端柱的装配式双面叠合剪力墙抗震性能研究

带钢管混凝土端柱的装配式双面叠合剪力墙(简称PDSWEC墙)是一种新型装配式结构抗侧力构件,具有预制构件自重轻、可全装配化施工等优点.为研究PDSWEC墙的抗震性能,通过对照试验现象,标定数值模拟参数,并基于有限元数值模拟的结果,根据2组共6个试件的滞回曲线,研究了PDSWEC墙的抗震性能参数;分析了不同轴压比、不同端...     

碳纤维网格加固砌体墙抗震性能试验

采用碳纤维网格(CFN)加固系统对建筑结构进行加固修复,可在几乎不改变结构截面尺寸的前提下提升结构的力学性能.为了深入评估CFN加固砌体结构的抗震性能,通过对4片无筋砌体墙进行低周往复加载试验,研究了不同加固方式对砌体结构破坏形态、承载力、滞回曲线、刚度退化、延性和耗能能力等特性的影响规律.研究表明:各加固墙体破坏时,CFN加固系统未发生明显剥离,能与墙体基面有效黏结、协同工作;未加固墙体与加固墙体破坏模式不同,未加固墙体呈脆性剪切破坏,单面加固墙体呈延性较好的剪切破坏,双面加固墙体呈延性优良的弯剪破坏;CFN加固系统限裂能力强,能有效抑制墙体主裂缝的发展,保障墙体的完整性,提高可修复性;与未加固墙体相比,各加固墙体极限承载力、延性和耗能能力均有明显提高,其中双面CFN加固墙体的效果最显著,极限承载力提高87.0%,延性系数提高52.2%,加载后期同一位移下耗能能力最强;单面CFN加固、双面CFN加固和双面CFN加固并端部锚固墙体初始刚度大,分别为未加固墙体的1.11、2.38、1.64倍,各加固墙体刚度退化较未加固墙体有明显后滞且破坏刚度均大于未加固墙体;墙体双面加固并对CFN端部钢条压铆,抗震效果强于单面加固但弱于墙体双面加固.研究结果可为CFN加固砌体结构的工程应用提供技术支持.     

HPFL加固不同轴压比RC剪力墙抗震性能研究

高性能水泥复合砂浆钢筋网薄层(high performance ferrocement laminate,HPFL)加固法是一种用钢筋网增强的高性能复合砂浆薄层材料加固结构的新方法。剪力墙抗震性能的重要影响因素之一是轴压比,文章通过3个缩尺比例为1∶2的一字形钢筋混凝土剪力墙试验模型的拟静力试验和有限元数值模拟分析,研究了在不同轴压比下经HPFL加固后的剪力墙的抗震性能,包括加固墙的抗震承载力、延性、耗能能力、裂缝开展模式等的改善情况。研究结果表明,加固墙比非加固墙的抗震承载力有明显改善,加固墙的开裂荷载及水平极限承载力都有大幅提高,延性及耗能能力随着轴压比增大而减小。     

CFRP加固高强混凝土柱抗震性能和延性研究

通过试验对9根低周反复荷载作用下碳纤维布加固高强混凝土柱的抗震性能和延性进行了研究.分析了碳纤维布加固高强混凝土柱抗震性能的影响因素和加固效果.用有限元数值模拟方法对抗震柱加固后的力学性能进行了数值模拟.试验和有限元分析结果表明,加固柱的抗震性能和延性得到明显改善.有限元分析结果与试验结果符合较好,为碳纤维布加固高强混凝土的数值分析提供了参考.     

藏族民居石砌体基本力学性能试验与数值仿真

对四川藏族地区阿坝州民居建筑的石砌体基本力学性能进行试验研究,运用ADINA有限元软件对试验进行数值仿真分析,研究石砌体抗压强度、石砌体沿通缝抗拉强度以及石砌体沿齿缝抗拉强度。结果表明:石砌体力学性能试验曲线和数值模拟曲线均有明显的弹性阶段、弹塑性阶段和软化阶段,试验值和数值模拟值误差较小,数值模拟合理,可以代替试验值分析使用;砂浆所在位置是薄弱环节,裂缝位置大多出现在力学性能较为薄弱的黄泥砂浆位置上;在通缝截面和齿缝截面对比中,缝的位置将直接影响模型承载能力。     

钢筋混凝土面层加固石砌体轴心受压构件材料强度利用系数和可靠度分析

钢筋混凝土面层加固石砌体形成的组合结构轴心受压构件属二次受力结构,面层的混凝土和钢筋强度不能得到充分利用,为此,在极限承载力计算中,引入小于1.0的材料利用系数来考虑这一影响,然而现行规范中未给出该系数取值. 根据石砌体、混凝土和钢筋的本构关系研究的成果和变形协调条件,分析了钢筋混凝土面层加固石砌体轴心受压构件混凝土和钢筋的材料强度利用系数. 根据分析结果并结合相关规范,建议混凝土和钢筋的材料强度利用系数均取0.8. 基于《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB 50068-2001),利用一次二阶矩法（JC法）进行了钢筋混凝土面层加固石砌体轴心受压构件可靠度分析,分析结果表明满足现行规范要求.     

混合配筋活性粉末混凝土剪力墙的抗震性能

为形成一种兼具良好耗能能力和可恢复性的配筋混凝土剪力墙结构,提出了一种由普通钢筋和碳纤维增强复合材料(CFRP,Carbon Fiber Reinforced Polymers)混合配筋的超高性能活性粉末混凝土(RPC,Reactive Powder Concrete)剪力墙结构体系.利用非线性有限元软件DIANA,建立了用以分析配筋混凝土剪力墙抗震性能的非线性有限元模型,并以文献试验结果验证了分析模型的适用性.基于所建立的模型,对不同配筋形式普通混凝土和活性粉末混凝土剪力墙的抗震性能进行了分析.结果表明:就所分析的构件参数及工况而言,由于RPC材料具有更好的延性,使得钢筋RPC剪力墙的延性系数较普通钢筋混凝土剪力墙提高了42%;与普通钢筋混凝土剪力墙相比,墙肢配置CFRP筋、暗柱配置普通钢筋的混合配筋RPC剪力墙的耗能能力提高了51%,延性系数提高了30%,自复位能力系数提高了25%.验证了所提混合配筋RPC剪力墙结构体系良好的综合抗震性能.混合配筋剪力墙墙肢内CFRP纵向钢筋的配筋率宜为暗柱内纵向普通钢筋配筋率的0.5～1.0.     

SGFRP抗震加固开窗洞砌体墙试验研究

本文通过对2片开窗洞砌体墙试件(素墙、喷射玻璃纤维加固)进行水平低周往复加载试验,研究开窗洞砌体墙加固前后的抗震性能。试验结果表明,采用喷射玻璃纤维聚合物(SGFRP)加固后的砌体墙受力变形性能较加固前有明显改善;其开裂荷载、极限荷载、极限位移和延性等抗震性能均显著提高。因而,SGFRP加固开窗洞砌体墙片是一种可行有效的抗震加固方法。     

格构式钢板加固砖砌体墙试验

目的研究格构式钢板加固砖砌体墙的抗震性能,找到改善砌体墙抗震性能的加固方法.方法制作1片未加固墙体模型和3片格构式钢板加固墙体模型,采用拟静力试验方法,对这4片墙体进行低周往复荷载作用下的试验,分别对墙体加固前后的破坏过程、承载力、变形,延性性能、滞回曲线和刚度退化曲线进行对比分析,并对比较分析不同的加固方案,应用有限元法模拟墙体的受力形式和墙顶的荷载位移曲线.结果格构式钢板加固墙体的抗侧承载力可提高150%左右,抗震性能得到显著改善,带斜撑格构式钢板加固砌体墙的抗震性能最优越,有限元模拟结果与试验结果基本吻合.结论加固墙体的滞回环相对饱满,耗能能力明显增强,加固墙体的刚度得到很大提高,刚度退化变得缓慢,具有良好的耗能能力.格构式钢板加固方法是一种有效的加固方法.     

溢流坝加固改造之挡水墙结构形式比选

为寻找合适的溢流坝挡水墙加固形式，以湖北省五峰县境内龙洞电站溢流坝改造项目为工程背景，采用Midas FEA建立有限元模型，对比分析砌体挡水墙和混凝土挡水墙的受力状态，比选最适宜的挡水墙结构形式。结果表明，砌体挡水墙无法满足结构的受力要求，其最大竖向拉应力达到砌体挡水墙弯曲抗拉强度平均值的2倍；混凝土挡水墙能够满足结构的受力要求，且有一定的安全储备。故采用混凝土挡水墙加固改造溢流坝，并在混凝土挡水墙的迎水面设置钢筋网，加大挡水墙的埋置深度。     

基于Weibull分布的石砌体单轴受压损伤本构模型

石砌体的本构模型是石砌体力学计算和有限元数值模拟的重要基础和前提条件。为了深入研究石砌体单轴受压下的本构关系,基于损伤力学理论,应用双参数Weibull分布函数反映损伤变量,根据石砌体单轴受压应力-应变全过程曲线的特征条件确定其参数,推导并建立了石砌体单轴受压损伤本构模型,将已有试验数据验证本构模型的正确性,并将本构模型与典型的砌体本构模型进行对比分析,最后应用本构模型对已有石砌体拱桥试验进行有限元分析以验证本构模型的适用性。结果表明：所建模型与已有石砌体单轴受压试验结果吻合良好;所建模型验证了石砌体损伤演化的一般规律,符合典型的砌体本构模型的一般趋势;所建模型可应用于石砌体结构有限元分析计算,适用性良好。     

增强型混凝土薄板柱永久模板施工受力特性有限元分析

基于ABAQUS有限元数值模拟,分析在施工荷载作用下,不同约束条件对采用纤维织物网与钢板网联合增强的混凝土薄板柱永久模板的强度和刚度的影响,给出了工程应用建议。     

近爆冲击波和破片复合作用下混凝土空心砌块墙防护技术研究

为探究在不同冲击波和破片复合荷载作用下混凝土空心砌块填充墙的损伤特征和防护技术,通过ANSYS/LS-DYNA软件建立了混凝土空心砌块填充墙各部件、破片和炸药的模型,得到了比例距离、破片尺寸、起爆点对墙体的位移响应的影响以及在聚脲弹性体与钢丝网共同加固条件下墙体所能承受的极限炸药质量和较为经济的防护厚度.结果表明:通过与试验对比验证,本文的研究方法是可靠的;在近爆冲击波和破片复合作用的条件下,比例距离不能作为判定墙体受损严重程度的依据;同等质量下,减小破片尺寸使墙体破坏加重;改变起爆点对墙体破坏程度的影响微弱;在增加防护后,墙体抗爆性能明显加强,采用5 mm聚脲弹性体和钢丝网加固的墙体在炸药距离1.2 m时的能够抵抗的等效TNT炸药质量在8.296kg和11.376 kg之间;当炸药距离为1.2 m,等效TNT炸药质量为2.456 8 kg时,较为经济的防护手段是聚脲弹性体厚度和钢丝网钢丝直径均为3 mm.本文成果可为混凝土空心砌块填充墙抗爆性能及其防爆技术的研究提供重要参考.     

内置H型钢泥石流拦挡坝抗块石冲击性能研究

为了解决普通重力式泥石流拦挡坝在泥石流灾害中容易被大块石损毁的问题,充分利用H型钢塑性韧性好、抗冲击性能好的优点,提出了一种内置H型钢的新型泥石流拦挡坝(简称内置H型钢新型坝).运用有限元ABAQUS软件对其进行块石冲击作用下的数值模拟,从坝体的坝底支反力、顶部位移、加速度、能量吸收等方面与普通重力式泥石流拦挡坝进行动力响应的对比分析,结果表明:内置H型钢新型坝的支反力比普通坝可减小约1/2,新型坝的顶部位移是普通坝的9/13.混凝土与H型钢形成双重拦挡的效应,在混凝土崩裂后,H型钢仍具有较好的承载能力与变形能力.加入H型钢的新型坝改善了普通重力式泥石流拦挡坝的抗冲击性能,可有效减弱泥石流块石冲击的灾害.     

钢筋钢丝网砂浆加固砖砌薄墙的抗弯性能

目前,60mm厚的砖砌薄墙已广泛应用于各类建筑。作为隔断墙,可以节省空间,然而施工中几乎不做拉结等处理,使得其安全性（如地震作用下的倒塌）令人担忧。为既提高砖隔墙的安全性,又不较大增加其截面尺寸,提出用钢筋钢丝网砂浆加固砖砌薄墙抗弯性能的思路。共制作了9片砖墙进行对比试验研究,分析了加固墙体的开裂荷载和极限承载力,观察墙体破坏特征。试验研究结果表明,钢筋钢丝网砂浆能有效地约束加固层砂浆及砖墙,显著提高砖墙抗弯承载力,砂浆和砖块不发生大块剥落,本文还提出了钢筋钢丝网砂浆加固砖砌薄墙的抗弯承载力计算公式。     

爆炸波与破片联合作用下砌块墙的损伤和防护

基于ANSYS/LS-DYNA软件建立了混凝土空心砌块填充墙、破片和炸药的模型,并对其在由爆炸驱动的破片和由爆炸产生的冲击波作用下的损伤进行了数值模拟.分析了单独冲击波作用、单独破片作用及二者复合作用下混凝土空心砌块填充墙位移响应的差异,探究了不同砌块强度、空心砌块壁肋比、砂浆强度和钢丝网网格密度对混凝土空心砌块填充墙的位移响应的影响.给出了聚脲弹性体、聚脲弹性体与钢丝网联合加固二者加固效果的比较.结果表明:通过与试验对比验证,建模方式是可靠的;在破片和冲击波复合作用下,混凝土空心砌块填充墙的位移比二者线性叠加的位移更大;提高砌块强度等级、提高空心砌块的壁肋比对墙体抗爆有利;改变砂浆强度对墙体抗爆的影响微弱;加密钢丝网网格可显著提高其防护效果.     

具有不同构造措施的砌体填充墙框架结构性能的非线性有限元模拟

采用ABAQUS软件中非线性分析常用实体单元C3D8R模拟混凝土框架和砌体填充墙、杆单元T3D2模拟钢筋、弹簧单元SPR INGA模拟框架和填充墙体的连接,建立了有限元非线性分析模型。对1榀裸框架结构模型和4榀具有不同构造措施的砌体填充墙框架结构模型的性能进行了非线性有限元模拟,并与试验结果进行了比较。分析表明,理论值与试验值符合较好,说明建立的有限元分析模型可以较好地模拟砌体填充墙框架结构的性能,为进一步分析这种结构的性能提供基础。     

复合主拱圈弹塑性本构关系等效方法

 基于原拱圈和加固层共同工作、协调变形原理，以复合主拱圈加固圬工拱桥的拱段为研究对象，推导出适合有限元分析的混凝土与砌体理想弹塑性本构关系。对加固后的拱段应用推导的本构关系，采用有限元软件ANSYS建立了数值分析模型，并对该本构关系进行实验校核。结果表明，采用混凝土与砌体理想弹塑性本构关系，有限元数值和实测数值非常接近，有限元极限承载力数值比实测极限承载力数值小6.8%～9.2%；建立的混凝土和砌体的理想弹塑性本构关系在复合主拱圈加固圬工拱桥时可靠性较高，可供同类桥梁结构分析应用。