一种新型预制管混凝土柱的非线性有限元分析

提出了一种新型的预制管混凝土柱结构,在8根预制管混凝土柱及两根钢筋混凝土现浇柱的对比试验基础上,进一步用Ansys对预制管混凝土柱进行了非线性有限元分析,结果表明,按所建立的Ansys模型,计算结果与试验吻合较好.     

基于CZM的FRP约束空心组合柱的承载性能预测

基于内聚区模型(CZM),研究了纤维增强复合材料(FRP)约束空心钢管混凝土组合柱的轴压性能数值分析方法和模型,并与试验结果对比,验证了数值模型的有效性.在此基础上,研究了主要设计参数对组合柱轴压性能的影响.研究结果表明:CZM适用于FRP约束空心钢管混凝土组合柱的FRP粘结界面性能的研究;增大混凝土强度等级、FRP的...     

预制混凝土管组合柱-钢梁节点核心区受力性能分析

建立了预制混凝土管组合柱-钢梁节点在往复荷载作用下受力性能分析的精细化有限元计算模型.根据已完成的6个"弱节点"试验结果,对比分析试验与模拟试件的破坏模式、梁端荷载-位移骨架曲线和特征点荷载,验证了有限元模型的准确性.研究了预制混凝土管组合柱-钢梁节点核心区受力全过程工作机理,并对各关键组件的应力、应变发展规律及其相互作用进行分析.通过有限元模型参数化分析,研究了轴压比、钢套箍厚度、钢套箍延伸高度、预制混凝土管强度及芯部混凝土强度等因素对节点承载力和变形能力的影响.分析结果表明:在梁端往复荷载作用下,钢套箍屈服"拉力带"和核心区混凝土"斜压杆"机构共同抵抗节点剪力;峰值荷载时钢套箍以刚体变形为主,极限荷载时钢套箍腹板大面积屈服;芯部混凝土、钢套箍与预制混凝土管之间界面接触相互作用力分布不均匀;轴压比、钢套箍厚度、预制混凝土管和芯部混凝土强度对节点承载力及变形能力影响较大,增大钢套箍厚度可以显著提高节点承载力及变形能力;钢套箍延伸高度增加可以提高节点变形能力,但对承载力影响不明显.建立了预制混凝土管组合柱-钢梁节点受剪计算模型,理论值与模拟值吻合较好且偏于安全.     

浆锚搭接预制混凝土短柱抗震性能

为了研究浆锚搭接预制混凝土短柱在不同轴压比和纵筋配筋率等因素下的抗震性能,在已有试验的基础上,建立了三维数值模型,验证了数值模型的合理性。设计并建立了5组不同的试件,对比各个试件的破坏模式、滞回性能、延性性能和耗能能力等抗震指标。结果表明:各试件都为压弯破坏,裂缝的分布形态主要表现为左右两侧的水平裂缝和前后两侧的弯剪裂缝;随着轴压比的增大,预制混凝土短柱的承载力呈现增长趋势,延性性能逐渐降低;随着纵筋配筋率的提高,预制混凝土短柱的承载力和耗能能力逐渐增大。     

型钢预制管混凝土柱抗震性能试验

为了解新型预制管混凝土柱抗震性能,制作了5根预制管混凝土柱,其主要参数是核心区配置的钢筋笼或型钢.研究其在低周往复荷载作用下的破坏过程、滞回曲线、骨架曲线、承载力、变形、延性及耗能等力学性能.研究结果表明:无论核心区是否配置钢筋笼或型钢,预制管混凝土的滞回曲线都很饱满,表明其耗能能力较强.核心区配置钢筋笼或型钢预制管混凝土柱的承载力和延性明显得到提高,平均极限承载力提高约25%,平均延性系数提高约20%.但核心区配置钢筋笼或型钢对预制管混凝土柱的抗裂承载力影响不大.同时研究表明,预制管混凝土柱的破坏后期耗能不仅与每级位移下的耗能,即单位位移等效黏滞阻尼系数有关,更取决于后期破坏时的循环次数.核心区配置钢筋笼或型钢使预制管混凝土柱后期耗能次数明显增多,表明具有更强的耗能能力.     

无粘结与有粘结混合配筋混凝土空心板试验研究

无粘结与有粘结混合配筋混凝土空心板(简称UPH预应力预制空心板)是一种新型楼盖.通过对UPH预应力预制空心板正常使用极限状态下均布荷载试验研究,了解该楼板受压的试验过程现象.并对试验结果进行分析,探讨了该楼板弹性阶段的应力-应变曲线、挠度、抗裂性能等,为UPH预应力预制空心板的弹性阶段进行内力与有限元分析提供理论依据.     

FRP管-混凝土-钢管复合套管约束性能有限元分析

为了研究FRP管-混凝土-钢管复合套管的约束性能,采用修正的Hognestad表达式来描述混凝土单轴受压应力-应变关系,利用ABAQUS软件对FRP约束混凝土短柱轴压试验进行有限元模拟,并与试验结果进行了比较,表明有限元模型通过精确定义材料参数、单元模型、表面作用、边界条件,可准确描述FRP约束混凝土短柱力学性能.在此基础之上,分析了FRP管-混凝土-钢管复合套管中3种材料厚度变化对管约束性能的影响.结果表明,在复合套管的约束作用下,核心混凝土的轴向应力-应变曲线呈现双线性的特点,复合管中的钢管主要影响第一线性段,而FRP管和混凝土主要影响第二线性段.该结论为今后进行该类组合柱的研究提供了参考.     

RPC预制管混凝土组合柱组合效应试验研究

配有高强螺旋箍筋的活性粉末混凝土(RPC)预制管内浇筑混凝土,形成一种新型组合结构——RPC预制管混凝土组合柱(CFRT).对9个不同箍筋间距的CFRT,3个箍筋约束混凝土柱和3个RPC空管开展轴向抗压试验,研究RPC管与内部混凝土之间的组合效应,以及箍筋间距对CFRT轴压性能的影响.结果表明:在荷载峰值下,组合柱中的RPC管没有出现明显的剥落现象,构件截面较为完整;CFRT柱的承载力显著高于对应的箍筋约束混凝土柱和RPC空管两者单独的承载力之和,在承载力上实现了超叠加;CFRT中配置的箍筋间距越小,组合柱的抗压性能越好;基于Mander模型和相应的简化,对CFRT的组合效应进行了分析,RPC管对组合柱的轴向承载力贡献在0.22~0.26之间,且随箍筋间距的增大而有提高的趋势,并提出了CFRT轴向承载力计算方法.     

预制装配式钢骨混凝土组合柱抗震性能

为研究预制装配式钢骨混凝土组合柱的抗震性能,采用有限元软件ABAQUS对新型预制装配式钢骨混凝土组合柱建立9个有限元模型,分析连接模块位置高度、加劲板厚度及盖板厚度对其抗震性能的影响规律.研究结果表明:模型最终失效时,位移延性系数均值为3.01,表现良好的变形能力;提升连接模块位置高度,模型的水平承载力、刚度与同级加载位移角下的耗能能力增大,但延性降低;增大加劲板板厚,模型的水平承载力与刚度提高,延性系数减小;增大盖板板厚可提高模型的整体抗震性能.研究结论可为改进预制装配式钢骨混凝土柱连接区的连接形式提供参考.     

钢管混凝土界面抗剪粘结滑移力学性能试验

为探讨钢管混凝土界面抗剪粘结滑移性能,研究钢管混凝土界面应力分布规律,确定界面抗剪粘结应力和粘结滑移本构关系,进行了方、圆钢管混凝土试件的纵向抗剪粘结性能试验研究,试验结果表明:钢管纵向应变沿长度方向基本成呈三角形分布,粘结应力沿钢管混凝土界面均匀分布;方、圆钢管混凝土界面粘结—滑移曲线具有相似的变化规律,圆钢管混凝土界面抗剪粘结强度较方钢管混凝土要大,基于试验结果,提出了平均粘结应力和相对滑移的本构关系。分析比较了钢管混凝土界面粘接性能的主要影响因素,粘结强度受混凝土强度的影响不明显;随混凝土龄期的增大而略有增大;随钢管长径比的增大而增大;随钢管径厚比(宽厚比)的增大而减小。     

预制拼装UHPC组合混凝土柱轴压性能试验研究

为改善装配式建筑连接区域的力学性能,将具有优异力学性能的超高性能混凝土(UHPC)用作连接区域的永久模板,与核心混凝土形成UHPC组合混凝土构件.为研究该新型预制拼装UHPC组合混凝土柱的轴压性能,开展了短柱轴压试验,考察预制UHPC板中纤维含量和预制UHPC板厚度对轴压性能的影响,分析了组合柱和普通钢筋混凝土柱的轴压承载力、延性和耗能等轴压性能指标的差异.结果表明：相比普通钢筋混凝土柱,组合柱的轴压承载力提高了57%～94%,耗能提高了一倍多;预制UHPC外壳中钢纤维含量为3%组合柱的轴压性能,比纤维含量为2%组合柱的轴压承载力、延性和耗能分别提高了23%、56%和114%,即预制UHPC板中纤维含量从2%提高到3%,显著改善了轴压性能.在试验分析的基础上,参照现行《混凝土结构加固设计规范》提出了该新型预制拼装UHPC组合柱的轴压承载力实用计算表达式,给出了UHPC抗压强度折减系数的建议取值.     

基于纤维模型的型钢混凝土柱精细化建模分析

为研究型钢混凝土框架柱在反复荷载作用下的效应,采用开源的有限元分析软件OpenSEES,建立起基于纤维模型的型钢混凝土柱精细化模型,通过定义不同单轴材料本构模型的纤维来模拟其各自不同的应力—应变关系,结合非线性梁柱单元,形成完整的型钢混凝土柱模拟技术.并采用此模型对低周反复荷载作用下4个不同截面形式的型钢混凝土柱进行了滞回性能的全过程数值模拟.研究结果表明:此型钢混凝土柱精细化模型的数值模拟结果与试验结果吻合较好,所建立的型钢混凝土柱模型的OpenSEES数值模拟技术是合理、可行的,适用于基于纤维模型的型钢混凝土柱有限元数值模拟和受力性能的深入研究.     

型钢外包活性粉末混凝土(RPC)界面粘结性能研究

进行了6个试件的型钢外包活性粉末混凝土(RPC)短柱推出试验,分析了活性粉末混凝土(RPC)与型钢界面的破坏过程和粘结机理,得出了沿锚固长度方向粘结应力的分布规律,提出了界面粘结强度的计算方法,探讨了影响粘结性能的主要因素,基于试验结果给出了型钢外包活性粉末混凝土(RPC)界面极限粘结力的计算公式且计算结果与试验结果吻合良好。研究成果为型钢外包活性粉末混凝土(RPC)结构计算理论建立以及有限元分析提供了试验依据。     

内埋空间钢构架圆形钢管混凝土柱轴压性能分析

为了改善圆形钢管混凝土柱的受力性能,在圆钢管混凝土中内埋空间钢构架形成一种新型的双约束混凝土组合柱。为了进一步探究这种双约束组合柱的轴压性能,在试验研究的基础上,采用ABAQUS软件建立内埋空间钢构架圆形钢管混凝土轴压短柱非线性有限元模型,其计算值与试验值吻合较好。在此基础上,以影响内埋空间钢构架圆形钢管混凝土短柱轴压性能的因素为参数,对这种新型组合柱的轴压性能进行模拟分析。分析表明:内埋空间钢构架圆钢管混凝土短柱有较高的承载力和变形能力,外部钢管套箍指标和内部空间钢构架的约束影响系数是影响这种新型组合柱轴压性能的主要因素。     

考虑先后浇界面粘结形变的装配式剪力键力学行为分析

为了研究装配式组合结构中预制-装配式群钉剪力键力学行为,提出采用三向非线性内聚力接触单元模拟先后浇混凝土界面粘结形变关系的数值模拟方法,结合预制-装配式群钉剪力键推出试验,在验证模拟方法的基础上,开展了预制-装配式群钉剪力键内部力学行为以及栓钉排数、间距和后浇混凝土强度参数分析.结果表明:双线性内聚力接触单元能较好模拟...     

铁路桥梁新型柱板式高墩双柱模型的抗震性能

采用往复荷载下的钢筋和混凝土本构,用非线性有限元分析法研究铁路桥梁新型柱板式高墩双柱模型在低周往复荷载作用下的滞回特性、延性及耗能等抗震性能,研究墩柱截面形式、腹板厚度、墩柱配筋率对这些特性的影响.通过对4个缩尺模型的拟静力试验,进一步研究轴压比、腹板厚度和水平加载制度等对柱板式高墩破坏性状的影响.研究结果与数值模拟结果吻合较好,说明本文采用的分析方法结果可靠,新型柱板式高墩具有较好的抗震性能.     

钢管再生混凝土柱轴压性能及承载力计算

为揭示圆钢管再生混凝土柱的轴压性能,基于试验实测数据,采用ABAQUS有限元软件对试验试件的受力全过程进行了数值模拟,并证实了数值模拟方法的可行性,在此基础上,通过增设30个数值计算模型,全面考察了含钢率、长细比及截面积等变化参数对钢管再生混凝土轴压柱受力性能的影响。结果表明:长细比的增长将显著削弱其极限承载力,而含钢率的增长将显著提高其延性和耗能能力;增大截面积将有利于承载力的提高,但提高幅度不明显;依据现行规范公式计算所得的极限荷载值较试验值和模拟值的小,计算结果偏于保守。将再生粗骨料取代率引入规范公式予以修正,所得计算模型对钢管再生混凝土轴压构件的设计计算具有参考价值。     

FRP筋与全珊瑚骨料海水混凝土粘结性能数值模拟

良好的界面粘结性能是保证FRP筋与全珊瑚骨料海水混凝土结构能够共同工作并充分发挥各自优良性能的重要因素之一，因此通过拉拔试验研究了各类影响条件下二者之间的界面粘结性能.在上述试验研究的基础上，通过Abaqus有限元软件采用简化双线性模型建立了FRP筋与珊瑚骨料海水混凝土的粘结滑移模型，研究了FRP筋直径、粘结长度、珊瑚骨料海水混凝土强度和FRP筋种类对粘结性能的影响.通过比较数值模拟得到的理论值与试验得到的试验值发现，二者的一致性较高，因此采用简化双线性模型来分析FRP筋全珊瑚骨料海水混凝土结构的界面粘结性能具有一定的适用性.在研究各因素的影响后发现，增大界面粘结长度、筋材直径和珊瑚骨料海水混凝土强度均能提高结构的承载力，但较大的筋材直径易导致试件发生脆性破坏，并且高强度混凝土对于承载力的增强效果并不明显.     

塑性铰区设置橡胶层的RC柱抗震性能参数化分析

针对塑性铰区置入橡胶层的一种新型RC柱,利用有限元分析软件ABAQUS建立其精细化有限元模型,对其在水平往复荷载作用下的滞回性能进行数值模拟。通过与试验结果对比,验证数值模拟方法的有效性。基于验证后的有限元分析方法,进一步研究纵筋配筋率、纵筋屈服强度、混凝土强度、橡胶硬度及轴压比等参数对该新型RC柱抗震性能的影响规律。研究结果表明：塑性铰区置入橡胶层能够改善RC柱的抗震性能,提高其变形能力与延性,减轻损伤;纵筋配筋率、纵筋屈服强度及轴压比是影响构件抗震性能的关键参数,混凝土强度与橡胶硬度的影响较小。     

掺镍铁渣复合矿物掺合料预制混凝土 梁、柱性能研究

为探究掺镍铁渣复合矿物掺合料预制混凝土梁、柱性能。本文对两根掺镍铁渣复合矿物掺合料预制混凝土梁及一根普通混凝土梁进行三分点静力加载试验,观察试验过程中裂缝的开展以及极限破坏形式。同时对两根掺镍铁渣复合矿物掺合料预制混凝土柱及一根普通混凝土柱进行低周往复加载,试验过程中观察裂缝开展、屈服状态以及极限破坏状态。试验结果表明,掺镍铁渣复合矿物掺合料预制混凝土梁与普通混凝土梁的破坏状态相同,均为弯曲破坏,荷载、跨中位移、延性性能以及耗能能力差别不大。镍铁渣复合矿物掺合料的掺入没有改变柱子的破坏形态,三根试验柱的水平荷载差别不大。说明两根掺镍铁渣复合矿物掺合料预制混凝土梁的力学性能可以满足普通混凝土梁的要求,两根掺镍铁渣复合矿物掺合料预制混凝土柱能够符合普通混凝土柱的抗震性能。