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.     

弯曲破坏冻融损伤RC框架梁柱数值模型

为探究弯曲破坏型冻融损伤钢筋混凝土(RC)框架梁柱抗震能力进而对其展开准确评估，通过对国内外已有冻融损伤RC梁柱拟静力试验数据的对比分析与归纳总结，深入系统地探究了冻融循环次数NFTCs、混凝土强度f_cu、轴压比n对RC梁柱抗震能力的影响.采用理论知识构建了未冻融RC框架梁柱弯矩-转角(M-θ)恢复力模型骨架曲线计算方法，进而提出了可考虑冻融损伤参数F(F综合了NFTCs和f_c的影响)和轴压比n影响的冻融损伤RC框架梁柱M-θ恢复力模型骨架曲线计算公式.在此基础上，基于能量耗散原理，引入循环退化指数β_i用以表征梁柱构件的强度退化与刚度衰减，构建了适用于弯曲破坏冻融损伤RC梁柱的M-θ恢复力模型.将所建立的M-θ恢复力模型代入到OpenSEES的零长度单元ZeroLength Element中，利用集中塑性铰模型建立了适用于弯曲破坏型冻融损伤RC梁柱数值模型.通过模拟值与试验值的对比表明，构建的数值模型能较为准确地标定低周往复下弯曲破坏冻融损伤RC框架梁柱的滞回性能，可用于RC框架结构的抗震能力评估.     

酸性大气环境下RC剪力墙构件地震易损性分析

基于OpenSees平台中的SFI-MVLEM单元，考虑酸性大气环境对约束和非约束区混凝土与钢筋的力学性能、界面间黏结滑移效应和剪力墙抗剪机制等的影响，提出腐蚀RC剪力墙数值模拟方法．考虑主要设计参数与材料强度的变异性和腐蚀程度的不确定性，结合蒙特卡罗抽样与所提数值模拟方法建立了不同服役期下RC剪力墙分析模型并进行了拟静力模拟试验，捕捉了构件不同破坏状态下的层间位移角数据．基于最大似然估计方法对层间位移角数据进行了3种概率分布的参数估计，基于K-S和Lilliefors假设检验选取了威布尔分布作为层间位移角的最优概率分布并获得相应统计参数，建立了不同服役期下RC剪力墙的地震易损性模型．研究成果可为酸性大气环境下的RC结构灾害损失预测和抗震韧性评估提供理论支撑．     

冻融循环后钢筋与再生混凝土黏结性能梁式试验有限元分析

目的研究钢筋与再生混凝土梁式试件在不同冻融循环次数下的黏结性能,为再生混凝土结构的设计与使用提供借鉴.方法基于有限元软件ABAQUS中的接触法,建立以再生混凝土冻融损伤变量为参数的冻融损伤模型,以实际钢筋与再生混凝土黏结滑移梁式试验为基础,扩大试验参数范围,对冻融循环后的再生混凝土梁式试件进行黏结滑移数值模拟分析.结果使用接触法模拟钢筋与再生混凝土黏结滑移具有一定的可行性,数值模型结果与试验结果基本吻合,各模拟曲线与试验曲线整体趋势基本相似;在扩大参数范围后的模拟中,极限荷载随着冻融次数的增加而降低,冻融次数每增加50次,试件极限荷载下降约7%.结论再生混凝土在同一强度等级下,随着冻融循环次数的增加,极限荷载逐渐降低,冻融损伤逐渐增大,强度越低,冻融损伤越严重;当冻融循环次数与测试钢筋直径一定时,极限黏结荷载随钢筋锚固长度的增大而增大.     

不同轴压比冻融RC剪力墙抗震性能试验

通过人工气候快速冻融技术仿真混凝土结构所处的冻融环境,制作4榀剪跨比为2.14的RC剪力墙试件进行冻融循环试验,继而采用悬臂梁式加载方案对其进行拟静力加载试验,以研究轴压比变化和冻融循环作用对RC剪力墙承载能力、变形能力、强度衰减、初始刚度、刚度退化以及耗能能力等抗震性能指标的影响规律.结果表明:相同轴压比下,经冻融循环作用后的RC剪力墙试件加载破损更加严重,其初始刚度、水平承载能力、变形能力和耗能能力均有不同程度的退化,同时,强度衰减幅度、刚度退化速率、不同受力状态下的剪切变形及其占总变形的比例均有不同程度的增大;冻融循环次数相同时,随轴压比的增加,RC剪力墙试件破坏时裂缝分布范围、墙顶水平承载能力、初始刚度、强度衰减幅度以及刚度退化速率均逐渐增大,而变形能力、耗能能力、不同受力状态下的剪切变形、屈服状态下剪切变形占总变形的比例逐渐降低,在峰值状态下则逐渐增大并逐渐成为主要变形.综合考虑冻融损伤参数D与轴压比n对RC剪力墙峰值荷载与极限位移的影响,通过多参数拟合得到了考虑冻融损伤的RC剪力墙峰值荷载与极限位移计算式.该研究可为严寒地区以剪力墙为主要抗侧力构件的在役高层建筑结构的性能评估提供参考.     

冻融环境作用下低矮RC剪力墙抗震性能试验研究

采用人工气候快速冻融试验方法,对4个实际剪跨比为1.14的低矮RC剪力墙试件进行冻融试验,进而对其进行低周反复加载试验,研究低矮RC剪力墙经不同冻融循环作用后其抗震性能的衰减规律.以承载力、延性系数、塑性转角、强度衰减、刚度退化和累积滞回耗能等指标为参数,探讨冻融循环次数对低矮RC剪力墙抗震性能的影响.结果表明:暗柱和墙体分布钢筋可以约束冻胀裂缝的开展,延缓冻融循环作用对墙体造成的破坏;冻融循环作用会引起低矮RC剪力墙的破坏模式由弯曲为主的弯剪破坏向剪切为主的弯剪破坏转变;冻融循环作用下低矮RC剪力墙抗震性能指标退化规律为:随着冻融循环次数的增加,水平抗剪承载力显著降低,位移延性系数和塑性转角显著增大,强度退化速率加快,耗能能力逐步变差.     

HB-FRP混凝土界面中钢扣件部位黏结滑移模型

钢扣件有效提高了HB-FRP(Hybrid Bonding FRP)与混凝土的黏结性能.为了得到钢扣件部位的界面黏结滑移模型,采用混凝土塑性损伤模型,考虑钢扣件建模,建立了HB-FRP单剪的细观有限元数值模型.对混凝土的拉压本构关系及损伤因子进行了探讨,研究了HB-FRP加固混凝土界面的黏结性能、剥离过程及破坏机制.对混凝土强度等级及钢扣件的尺寸开展了参数分析,结合参数分析结果,提出了考虑混凝土强度和栓钉直径参数的钢扣件部位黏结滑移模型.研究结果表明:若混凝土断裂能相等,混凝土受拉本构的形式对数值模拟结果影响不大.本研究提出的钢扣件部位黏结滑移模型与Wu YF模型对比,两者破坏能基本相等.     

考虑时间因素的构件损伤演化数值模拟

在经典Park损伤模型的基础上纳入时间因素,建立动态损伤模型.采用HRB400高强钢筋混凝土柱抗震试验得到的参数数据,建立用于弹塑性时程分析的恢复力模型.对单自由度体系的地震反应进行模拟,将时间因素纳入到损伤评估模型中,模拟构件的损伤演化过程,得出在不同地震波输入下,相同构件损伤趋势均是逐渐增大的,但增大的幅度和规律不一样.     

结构地震损伤后的抗震能力评估与试验

根据参数识别方法，通过模型的地震模拟振动台试验，研究了钢筋混凝土结构地震损伤后的抗震能力评定问题，提出了基于参数识别方法的损伤结构层间刚度及剩余强度计算方法；根据损伤力学理论建立损伤结构层间恢复力模型；提出损伤结构抗震能力估计方法。并通过模型振动台的主余震试验验该方法的可行性，为损伤结构的抗震能力估计及损伤结构的修复和加固提供理论依据。     

自复位学校建筑抗震韧性区域评估用数字孪生模型

在区域层面上对具有自复位模块结构的学校建筑进行抗震损伤和恢复力评估研究，建立了一个基于Python语言的从结构非线性分析到损伤程度可视化演示用的数字孪生模型。Python语言也是目前通用于机器学习模型训练的编程语言，方便在该数字孪生模型中引入人工智能模型来代替结构仿真计算，通过使用实时监测地震动和结构响应数据结合人工智能模型进行区域灾害响应和功能恢复快速评估。结构损伤和恢复力分析结果（如不同地震下修复成本、修复时间、不可修复的概率等指标）通过生成shapefile在地理信息系统（GIS）软件中进行三维可视化，从而对采用自复位模块结构的学校建筑结构群在区域范围上进行抗震韧性定量评估。该模型的计算模块包括区域建筑结构清单生成、简化数值模型建立、地震响应非线性分析、结构响应参数生成、建筑结构易损部件定义、地震损失概率模型评估以及区域灾害损失的结果输出。这里的基于概率模型的学校建筑结构地震损失评估采用了FEMA P-58方法，并使用了Pelicun软件包进行计算。以旧金山湾区近2 000栋学校建筑作为案例，对假定使用偏心支撑框架自复位结构作为抗震结构体系的学校建筑群进行了抗震韧性评估，研究了通...     

装配整体式剪力墙受剪性能研究

介绍了一种适用于住宅产业化的新型装配整体式剪力墙结构体系——预制混凝土空心模板剪力墙.完成了1个现浇钢筋混凝土剪力墙试件和2个预制混凝土空心模板剪力墙试件在恒定轴力下的拟静力试验,研究了新型墙体的破坏过程和破坏模式,分析了内部结合面、竖向接缝对墙体受剪性能的影响.研究结果表明:预制混凝土空心模板剪力墙出现宏观竖向裂缝,可避免发生脆性剪切破坏;竖向接缝是影响预制混凝土空心模板剪力墙性能的重要因素;预制混凝土空心模板剪力墙构造合理,可应用于实际工程.     

配抗剪钢筋混凝土板的冲切

本文根据11块钢筋混凝土板的冲切试验,分析抗剪弯起钢筋对冲切强度的影响规律,抗剪钢筋不同的平面布置位置对冲切强度及延性的贡献,探讨冲切破坏机理,建立半理论半经验的冲切强度计算公式。所得结论可供修订混凝土结构设计规范及工程设计参考。     

剪切闸板防喷器剪切性能评价

本文以某新型上直下V结构的剪切闸板防喷器为研究对象,通过显示动力学模块对剪切闸板剪切钻杆的过程进行数值仿真模拟,分析研究闸板的剪切性能。并用该剪切闸板分别剪切φ127mm(5 in)和φ139.5mm(5.5 in)两种不同规格的S135钻杆,以研究其对不同规格钻杆的适应性,分析经验公式计算值和仿真值存在差异的原因,也探讨了在有井压,有悬重情况下剪切力的变化规律。结果表明该新型剪切闸板能够顺利剪断φ127mm(5 in)和φ139.5mm(5.5 in)两种不同规格的S135钻杆,具有较好的适应性。并且经验公式相对保守,可采用适当系数进行修正。同时在有井压的情况下,剪切力随着井压增大而增大,当井压过大时,建议增加增压缸;在有悬重时,剪切力随悬重的增加逐渐下降,钻杆越长越利于剪切。该研究可以为剪切闸板防喷器的设计和使用提供技术指导。     

混凝土剪力墙受剪承载力可靠度分析

针对我国规范未对剪力墙受剪承载力可靠指标进行校准,本文研究钢筋混凝土剪力墙受剪承载力的可靠度水平.根据剪力墙抗剪公式所依据的试验及试件情况,收集并筛选截面型式、混凝土类型、配筋型式、破坏形态等方面与其一致的74片剪力墙试验数据,对试件承载力的试验值与规范公式计算值进行分析,得出剪力墙受剪承载力计算模式不定性统计参数,进而得出抗力统计参数和概率分布类型;采用考虑基本变量概率分布类型的验算点法进行可靠指标计算.结果表明:现行规范剪力墙受剪承载力可靠指标低于目标可靠指标3.7的要求,其中荷载效应比、剪跨比、轴向压力、配筋率、混凝土强度等级对可靠指标影响较小,风荷载与永久荷载效应比对可靠指标影响较大,分布钢筋采用HPB300时的可靠指标在同等条件下较小.为保证剪力墙受剪承载力可靠指标满足目标可靠指标要求,引入承载力调整系数0.95对现行计算公式进行修正,修正后计算公式的可靠指标均值为3.738.     

焊钉橡胶组合连接件抗剪性能试验

为了在确保钢与混凝土连接件抗剪承载力不变的情况下达到降低抗剪刚度的目的,提出了焊钉杆部外套橡胶的组合连接件构造.以橡胶套设置与否以及橡胶套的高度、厚度为参数进行了18个模型试件在单调和反复加载作用下的抗剪推出试验,结果表明,外套橡胶的组合连接件相比于普通焊钉连接件其抗剪承载力基本保持不变,抗剪刚度显著减小;在反复加载作用下两者具有相同的变形恢复性能;组合连接件的橡胶套高度宜小于焊钉高度的3/4、厚度在到达焊钉直径的1/8时已经能够起到显著减小抗剪刚度的效果.     

装配式剪力墙竖向焊接节点抗剪性能

为了对装配式剪力墙结构节点干式连接方案进行研究,在已有研究成果新型预制复合墙板体系的基础上提出了采用焊接连接的装配式剪力墙干式节点方案,并通过两批共5个焊接节点试件的单调静力加载试验来考察竖向节点的抗剪性能和变形能力.试验表明,节点试件具有较好的抗剪性能和变形能力;试件破坏始于节点周围区混凝土出现裂缝,终于连接钢板和锚筋剪断致使节点试件失去承载能力.在此基础上通过ABAQUS有限元分析软件对节点试件受力过程进行了模拟,并对各种材料参数进行了详细比较和分析.通过比较可知该类节点抗剪性能和变形能力主要由连接钢板、锚筋抗剪承载力和节点周围区混凝土抗压承载力决定,纵筋、箍筋、预埋钢板等材料参数变化对节点试件影响不大.最终,得到了竖向节点焊接连接方案可用于装配式剪力墙结构节点连接之中的结论.     

滚切剪剪切力的计算

本文参照了斜刃剪剪切力的计算方法,推导出了适合滚切剪剪切力的计算公式,并用实验数据进行了验证．     

装配式组合梁剪力钉抗剪刚度研究

根据装配式钢-混凝土组合梁桥道板快速安装的工程需求,提出水平布置的装配式剪力钉。为了研究装配式剪力钉的抗剪刚度问题,进行推出试验。为选定合适的抗剪刚度公式,论述了国内、外常规剪力钉抗剪刚度计算方法的适用性和优缺点,并根据试验结果对现有抗剪刚度计算公式进行了分类。分析两类试件的抗剪刚度,发现:与常规剪力钉相比,装配式剪力钉的抗剪刚度均较大,正常使用极限状态下二者的抗剪刚度相差最明显。最后引入剪力钉抗剪刚度退化率的概念,用以分析组合构件在荷载作用下不同阶段的抗剪刚度变化特性。     

主剪应力、八面体面剪应力及形状改变比能

用主单元体的４５°面上的主剪应力计算八面体面剪应力,并用八面体面剪应力计算形状改变比能,从而直接显示出这三者之间的关系．这对更深入地理解和熟悉第三、四强度理论有益处．     

钢管束混凝土组合剪力墙受剪性能模拟分析

钢管束混凝土组合剪力墙是一种新型剪力墙结构.钢管束尺寸及其剪跨比影响剪力墙的受力性能.利用通用有限元分析软件Abaqus建立钢管束组合剪力墙的有限元分析模型,分析了剪跨比和单束尺寸对其承载能力和延性的影响.分析结果表明,剪跨比从1.0变化到1.8时,钢管束混凝土组合剪力墙的受剪承载能力降低约30%、侧移刚度降低约60%,但其变形性能和延性性能提高.墙长一定时,采用较小的单束尺寸,虽然对钢管束剪力墙的受剪承载能力提高不大,但会增加其屈服位移和延性性能.通过模拟分析,为合理确定不同剪跨比钢管束混凝土组合剪力墙的单束尺寸提供了理论依据.