中高层装配式复合墙体抗震性能试验研究

为推进装配式复合墙结构向中高层发展,提高墙体的受力性能并改善装配式墙体连接形式,设计制作3个竖向接缝为马牙槎形式、水平连接为焊板焊接形式的中高层装配式复合墙体(竖向边缘构件配筋率不同).通过对墙体试件的拟静力试验,研究此类墙体的破坏现象、破坏机制与滞回特性等,探讨不同竖向边缘构件配筋率对墙体刚度退化、强度退化及耗能的影响;并对比多层复合标准墙体,探讨关键抗震性能指标的变化规律.结果表明:采用马牙槎形式竖向接缝与焊板焊接形式水平接缝,预制墙板与边框协同工作良好,墙体试件破坏形态合理;随着竖向构件配筋率的提高,试件的屈服荷载、峰值荷载及破坏位移逐渐增大,而当开裂位移与开裂荷载增大到一定程度时,不再上升;竖向边缘构件配筋率适中的墙体试件的钢筋应变、刚度退化、强度退化及耗能等综合性能指标较好;通过合理设计可以保证墙体具有较高的承载能力及耗能能力;与多层复合墙体相比,中高层复合墙体连接方式可靠,承载力较高,可为中高层复合墙结构体系的工程应用提供支持.     

高强砖组合墙体抗侧力研究

对3批22片组合墙体在不同试验参数和试验条件下的试验结果进行了比较与分析,并对这种墙体的抗侧承载力进行了讨论;对影响组合墙体抗侧承载力的因素如高宽比、竖向压应力、纵向与水平钢筋的配筋率以及混凝土率等因素进行分析,指出其各自不同的作用机理和对抗侧承载力的贡献程度;对组合墙的正截面和斜截面的受力状况进行分析,给出了不同情况下正截面和斜截面抗侧承载力的计算公式,为该类房屋的设计提供了依据;对国内大量试验研究的数据进行了回归拟合.研究结果表明,组合墙体是一种具有良好变形性能的结构形式.     

往复荷载下高强砖组合墙体承载力与变形研究

对一种新型高强度烧结砖组合墙体的承载能力与变形能力进行了研究.针对传统组合墙体砌块材料强度较低且墙体高宽比较小的情况,采用新型高强度的烧结页岩粉煤灰砖做材料,设计了高宽比分别为1.4和2.3的2组试件,研究了高宽比、竖向压应力以及纵向和水平配筋率等因素对墙体抗侧力和延性的影响.7片墙体的低周反复荷载试验结果表明在其他参数相同的条件下,高宽比较大的墙体,其抗侧承载力明显低于高宽比较小的墙体,但是其延性明显要好.对2种墙体在低周反复荷载和单向静力荷载作用下的承载能力与延性进行对比,结果表明在低周反复荷载作用下,配筋率越低的墙体延性越好;相反,在单向静力荷载作用下,提高墙体约束柱的配筋率,在一定范围内可以增加墙体的延性;这种墙体具有较高的抗侧能力和良好的变形能力,具有较高的实用价值.     

基于Midas FEA的箱涵套管加固效果分析

以湖北省某农村公路提档升级项目中箱涵套管加固为工程背景,考虑混凝土的材料非线性,简化填土与箱涵之间的接触非线性,利用Midas FEA建立箱涵套管加固的精细化有限元模型,对比分析了箱涵套管加固前后的受力性能。计算分析表明:箱涵加固后其水平变形、竖向变形分别下降98.21%、96.53%,混凝土的第一主拉应力、第一主压应力最大值分别下降82.09%、94.95%,钢筋的拉应力、压应力最大值分别下降93.26%、85.00%,裂缝宽度最大值一定程度降低,箱涵采用套管加固效果明显;套管加固后,套管内钢筋以及填充区混凝土应力较小,考虑工程经济性,可在规范允许范围内适当降低套管配筋率、选取低强度钢筋、降低填充区混凝土标号,建议在石料充裕时采用片石混凝土代替混凝土。     

重复荷载下600 MPa级钢筋混凝土轴压柱受力性能研究

为研究高强钢筋混凝土柱受压性能,对8根配置600 MPa级钢筋、1根配置HRB400钢筋和1根配置HRB500钢筋的混凝土轴心受压构件进行重复荷载下受力性能的试验,分析混凝土强度、纵筋配筋率和配箍率对600 MPa级钢筋混凝土构件的破坏形态、名义应力—应变曲线和峰值应变的影响。研究结果表明,轴压试件的峰值应力会随着混凝土强度的提高而增大,但峰值应变却略有减小;轴压构件的峰值应变会随纵筋配筋率的增大而增大,但当配筋率较大时,则影响不大;轴压构件的峰值应力和峰值应变随体积配箍率的提高而增大。配置600 MPa级钢筋轴心受压构件的受压承载力可按现行规范规定的公式计算,建议600 MPa级钢筋的抗压强度设计值取400 N/mm~2。     

套筒连接混凝土剪力墙有限元分析

目的研究套筒连接混凝土剪力墙的应力、承载力、刚度和变形能力的变化规律.方法利用ABAQUS有限元分析软件,采用位移控制方式,对14个不同轴压比、配筋率和套筒长度的混凝土剪力墙进行水平单调加载,并对其受力性能进行分析.结果发生竖向边缘处钢筋屈服、底部混凝土压碎的压弯破坏,并且破坏大多集中在两侧的竖向边缘且从底面往上1m高度区域内.随着轴压比的增大,极限承载力和刚度均增大,而变形能力减小.随着配筋率的增大,极限承载力和变形能力均增大,而刚度基本没有变化.随着套筒长度的增大,极限承载力增大,而刚度和变形能力均基本没有变化.结论套筒连接混凝土剪力墙有较好的承载力、刚度和变形能力,套筒连接处可以有效传递钢筋的应力.     

多参数影响下的砌体墙体抗震性能分析

基于ABAQUS对砌体墙体建立了有限元模型,通过与试验墙体的对比,验证了所建数值分析模型的适用性;在此基础上,利用所建模型分别研究了构造柱、开洞情况、竖向压应力以及砂浆强度等因素对砌体墙体抗震性能的影响,并建立了2个层数不同的砌体结构算例,以研究结构高度对其抗震性能的影响.结果表明:构造柱能够提高砌体墙体的承载力和抗震性能;砌体墙体开洞会导致其承载力和抗震性能降低;砌体墙体的位移延性比随竖向压应力的增大而减小,但其承载力随竖向压应力的增大先增大后减小;砌体墙体的承载力和抗震性能随砂浆强度等级的提高而增大;砌体结构的结构高度越高,结构底层的受拉损伤越严重.     

竹筋水泥土挡墙基坑开挖有限元分析

为了研究采用竹筋代替小型钢或钢筋作为水泥土搅拌桩加筋材料的可行性,利用Abaqus软件对竹筋水泥土挡墙基坑开挖进行有限元模拟,从墙体应力、墙体水平位移以及竹筋应力三方面对基坑开挖过程中墙体无筋和有筋时的受力和变形特性进行对比分析,探讨了不同插筋率、插筋位置、墙体厚度等因素对竹筋水泥土挡墙工作性能的影响.结果表明,在墙体受拉区插竹筋可以有效地减小墙体的最大水平位移并降低墙体的拉、压应力,从而在一定程度上提高基坑开挖深度并减少墙厚.插筋率越高、插筋位置越靠近水泥土墙体受拉侧、墙厚越小,墙体的最大水平位移和墙体压应力减小越明显,过高插筋率以及在墙体受压侧插筋意义不大.     

震区中小跨径桥梁墩柱配筋率取值范围

为研究配筋率对钢筋混凝土桥梁延性抗震性能的影响,并在不同设防烈度对主筋配筋率的合理取值进行细分。以钢筋混凝土桥梁为研究对象,通过拟静力模型试验与有限元数值分析的方法,研究竖向钢筋(主筋)配筋率对桥墩延性的影响,提出典型桥墩的多级性能水平量化指标;并探究在氯离子侵蚀的恶劣环境下,不同配筋率对桥梁抗震性能所带来的影响,从而对氯离子侵蚀环境下的震区中小跨径桥梁墩柱配筋率取值范围提供参考建议。结果表明：考虑氯离子侵蚀作用下的恢复力模型能够较好地反映刚度的退化特性,墩柱的最佳配筋率取值范围为1.11%～2.72%;当加速度为0.3g(g为重力加速度)时,仅从配筋率的角度已无法满足墩柱的损伤指标,建议采用减隔震体系进行抗震设计,如采用延性体系时配筋率不得小于2.64%。研究结果可为中小跨径连续桥梁抗震设计提供参考。     

洞口对带纵向加强肋复合墙体竖向受力性能影响

设计并制作2榀1/2比例开洞(分别为窗洞和门洞)带纵向加强肋复合墙体进行竖向承载力静力试验,分析带洞口墙体在竖向荷载作用下的受力特点、破坏模式和钢筋应变变化规律,并与不开洞的带纵向加强肋复合墙体进行对比。考虑洞口位置和洞口大小变化的因素,建立墙体数值模型计算墙体的竖向承载力,对比不同开洞位置和洞口率对墙体竖向承载力的影响程度。结果表明:开门洞墙体边框柱与暗梁连接角部混凝土压碎而破坏,开窗洞墙体洞边肋柱中纵筋压屈而破坏;与不开洞墙体极限竖向承载力相比,开门洞墙体的承载力未明显降低,开窗洞墙体降低较明显;洞口率相较洞口位置变化对墙体竖向承载力影响更显著。     

平面应力状态下混凝土强度的软化

变换施加于钢筋砼平板试件水平及垂直方向拉力与压力的比值以及钢筋的配置方向,使平板内产生不同的应力状态、用于研究砼强度的软化性能。研究表明:在二向拉压力作用下,钢筋砼平板中的砼不仅主应力方向的抗压强度降低,而且抗拉强度也降低,即存在砼强度软化现象。同一砼和配筋率情况下,砼强度的降低程度与配筋角度及施加于试件两向的拉压应力比有关,而与加載路径无关。通过分析,提出了砼抗压和抗拉的强度软化计算公式。     

条形荷载下三明治形加筋土挡墙模型试验

为研究一种新型挡墙结构—三明治形加筋土挡墙的受力变形特性,本文采用室内模型试验对比分析了条形荷载作用下三明治形加筋土挡墙与砂土加筋土挡墙的面板水平位移、挡墙沉降、水平土压力、竖向土压力的规律。结果表明：三明治形加筋土挡墙与砂土加筋土挡墙的变形与受力规律相似且差值不大;三明治形加筋土挡墙面板后水平土压力沿着挡墙高度的增加逐渐减小;填筑阶段时,三明治形加筋土挡墙筋材处的竖向土压力沿水平方向呈非线性分布,最大值发生在筋材中后部;加载阶段时,随着距面板的距离增大,筋材处竖向土压力先增大后减小。三明治形加筋土挡墙与砂土加筋土挡墙的变形与受力规律相似,两者性能较为接近。由于三明治形加筋土挡墙的成本较低,在实际工程中是一种较好的替代结构。     

钢筋钢纤维砼受弯构件正截面界限配筋率分析

讨论了钢纤维的掺入对砼受压本构关系的影响，确立了常用范围内简化的钢纤维砼受压力－应变关系数学表达式以及相应的等效应力图形，进一步分析了钢纤维的掺入对钢筋砼受弯构件界限相对受压区高度、最大配筋率和最小配筋率的影响。     

中国大陆金属矿区实测地应力分析及应用

以迄今为止查阅到的中国大陆金属矿区实测地应力数据为基础,经优化处理后最终采用165组数据,基本覆盖了我国大陆主要金属矿山分布地区.采用回归分析法给出了中国大陆金属矿区测量埋深范围内的地应力场特征,并尝试从地应力的角度对中国大陆金属矿区断层的稳定性进行了讨论.结果显示,中国大陆金属矿区垂直主应力、最大与最小水平主应力总体上随埋深呈线性增加;最大与最小水平主应力之差Δσ随埋深的增加有增大的趋势,但规律性不显著;最大水平主应力与垂直主应力之比Kh,max主要集中在1.00~2.50之间,最小水平主应力与垂直主应力之比Kh,min主要集中在0.50~1.50之间,平均水平主应力与垂直主应力之比Kh,av主要集中在1.00~2.00之间,随着埋深的增加,3个侧压系数的变化幅度逐渐减小,Kh,max趋向于1.83,Kh,min趋向于0.80,Kh,av趋向于1.31;最大与最小水平主应力之比与埋深没有显著的关系,主要集中在1.5~2.0之间,近似服从正态分布;断层在埋深小于500 m范围内有滑动的可能,埋深超过500 m时,逆断层有滑动的可能,走滑断层处于相对稳定状态.     

筋材布设方式对加筋土挡墙动力响应的影响

针对目前加筋土挡墙设计和施工中筋材布设方式大多为等长形的问题,提出一种倒梯形的筋材布设方式,并基于挡墙位移分区理论和有限差分Flac^3D数值模拟,建立加筋土挡墙三维分析模型,探讨不同峰值加速度下3种加筋土挡墙对位移、水平土压力、筋材拉应力及潜在破裂面的影响。结果表明,随峰值加速度增大,挡墙位移逐渐增大,同一荷载作用下,改变筋材布设方式,侧向水平位移减少9.3%,竖向沉降减少5.3%;3种形式挡墙水平土压力相差不大,最大水平土压力分布在挡墙的中下部;筋材拉应力随峰值加速度的增大,沿墙高从单峰型转化为双峰型分布,最大值位于挡墙中下部;潜在破裂面填土区破裂带的形状与筋材的布设方式有关。所提出的倒梯形筋材布设方式对加筋土挡墙的抗震效果更好,可为施工设计中加筋土挡墙筋材布设提供参考。     

预应力加筋体水平土压力及作用机理研究

采用缩尺模型试验及三维有限元模拟研究了预应力筋长度对加筋体水平土压力分布的影响及加筋体中预应力筋的预拉力作用机理.研究表明:墙背土压力的大小与分布规律与预应力筋长度无关;预拉力作用下,预应力筋位置填料的水平土压力沿筋长方向呈两端大中间小的分布规律,其中部填料的水平土压力值增幅随预应力筋长度的增大而减小;随着预拉力的增加,填料水平应力值会超过竖向应力值并与大主应力值完全重合;填料的平均破坏比系数呈先减小后增大的变化趋势,填料的应力水平表明在预拉力作用下填料存在最优的应力状态.     

双面叠合剪力墙水平连接节点承载力分析

通过双面叠合剪力墙水平连接节点在循环剪切荷载作用下的试验,对界面连接钢筋的应变随剪切荷载的变化规律进行了分析。结果表明,双面叠合剪力墙水平连接节点界面连接钢筋的应变变化规律和现浇节点相同位置处的界面连接钢筋应变变化规律一致。根据剪切-摩擦理论对双面叠合剪力墙水平连接节点的抗剪机理进行分析,确定水平连接节点的抗剪承载力由界面混凝土黏结力、界面摩擦力和界面钢筋的销栓力组成,基于剪切-摩擦理论建立了双面叠合剪力墙水平连接节点的抗剪承载力计算公式。     

竖向拼缝L形剪力墙抗震性能试验

为研究竖向拼缝对预制装配L形混凝土剪力墙抗震性能的影响,对3个剪跨比为2.15的足尺L形混凝土剪力墙试件进行了低周反复荷载试验。拼缝采用无筋键槽形式,其中2个装配试件的竖向拼缝位置不同,另1个是整浇对比试件。试验结果表明:竖向拼缝对墙体的裂缝发展有一定影响,试件的裂缝在发展至拼缝键槽处后,会错动至键槽的尖点后再继续发展;竖向拼缝对试件的水平承载力及破坏形态没有明显影响,但对试件的延性及耗能有显著的影响,2个装配试件的正向位移延性分别提高了0.2%和14%,负向位移延性提高了8%和14%,耗能能力提高了30%,但竖向拼缝的位置对于耗能能力的影响不大;穿过竖向拼缝的水平钢筋没有发生应变突增或提前屈服。     

绿色加筋格宾挡墙现场试验研究

对浙江省绍诸(绍兴-诸暨)高速公路K38+398 km断面的绿色加筋格宾挡土墙进行现场试验,测试竖向土压力、水平土压力、筋材拉应变和加筋体侧向变形的分布规律.研究结果表明:在施工过程中,墙趾附近的基底土体内存在应力主轴偏转现象;施工结束后,距墙趾1 m处的基底水平土压力和45°方向的土压力比竖向土压力大;挡墙内竖向土压力在筋长方向上呈非线性分布,在挡墙下部呈单峰形而上部呈双峰形;面墙后的水平土压力在施工期先增加后减小,沿墙高呈非线性分布,最大值发生在1/3H(H为墙高)处,实测水平土压力远小于理论主动压力和传统有面板加筋上挡墙的墙背水平土压力;筋材的拉应变在靠面墙侧最大,沿筋长方向逐渐减小,在筋材末端又略有增大;加筋体的侧向变形沿墙高呈鼓胀形,最大侧向变形也发生在1/3H处.