钢筋混凝土箱型墩的双向恢复力特性

为了建立钢筋混凝土箱型墩在双向地震作用下弹塑性响应的简化分析模型,对其在双向反复荷载作用下的荷载位移恢复力特性进行了研究.首先介绍了钢筋混凝土箱型墩双向拟静力试验的基本情况及其破坏模式.其次,结合双向压弯作用下钢筋混凝土箱型截面的弯矩曲率分析,建立了箱型墩构件峰值位移、极限位移和残余变形的计算方法,并提出了钢筋混凝土箱型墩荷载位移三折线骨架曲线和卸载刚度的计算公式,建立了相应的理论恢复力模型.最后,利用试验结果,对理论恢复力模型进行分析和验证.结果表明,钢筋混凝土箱型墩在双向荷载作用下以弯曲破坏为主,实测和计算骨架曲线、滞回曲线吻合良好,考虑双向荷载作用的理论恢复力模型能够反映钢筋混凝土箱型墩的基本抗震性能.     

双向荷载作用下钢筋混凝土箱型墩滞回性能有限元分析

为了模拟钢筋混凝土箱型墩双向拟静力试验非线性响应过程,利用大型通用有限元软件ANSYS的实体单元建立了箱型墩非线性有限元计算模型;然后对其破坏形态、滞回曲线和骨架曲线等进行了分析,并将计算结果与试验结果进行比较.最后,进行单双向加载,分析壁厚和混凝土强度对箱型墩滞回性能参数的影响.结果表明:实体单元有限元模型可以较好地模拟钢筋混凝土箱型墩在双向反复荷载作用下的非线性响应和破坏形态,双向荷载作用下箱型墩抗震性能明显下降.     

基于双向拟静力试验的钢筋混凝土箱型薄壁墩抗震性能

对14个钢筋混凝土箱型薄壁墩进行了双向拟静力试验,考察了长细比、轴压比、配箍率等对箱型薄壁墩双向荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、位移延性、滞回耗能和极限曲率等特性的影响,讨论了箱型薄壁墩的双向滞回性能.结果表明:在水平双向反复荷载作用下,箱型薄壁墩以弯曲破坏为主,低墩破坏区域集中于墩底,高墩的破坏区域明显上移;长细比越大,轴压比越小的箱型薄壁墩滞回曲线越饱满,变形能力越大;在长细比为6.9～13.1的范围内,位移延性系数随长细比的增大而减小,长细比为16.3的试件位移延性系数明显增大;长细比大于13.1的试件塑性破坏范围明显增大,但极限曲率显著降低.     

低周反复荷载作用下钢筋混凝土异形柱框架的滞回性能分析

对一榀异形柱框架进行低周反复荷载试验研究,介绍了试验情况,对试件破坏过程及结果进行了描述,给出了荷载-位移曲线及骨架曲线;并基于框架试验数据,分析了模型的试验滞回特性,评估了框架的抗震性能,建立了框架的恢复力模型.得出如下结论:钢筋混凝土异形柱框架结构具有较好的滞回特性,变形特性介于剪力墙结构和普通框架结构之间;框架整体受力分析可采用退化三线型恢复力模型.     

考虑双向荷载效应RC箱型墩抗震性能评价方法

为了准确评价双向荷载作用下钢筋混凝土(RC)箱型桥墩的位移延性和极限承载力,应用不同屈服位移计算方法得出了箱型桥墩的屈服位移和屈服荷载,并对不同轴压比的钢筋混凝土箱型墩截面进行分析。通过数值模拟得到P-M_x-M_y相互作用三维极限荷载面,对双向荷载作用下的极限承载能力评估方法进行了研究。结果表明,双直线能量等效面积法是一种简单且较精确的屈服位移计算方法,适用于钢筋混凝土箱型墩位移延性分析。考虑双向荷载耦合作用的计算极限荷载值均小于试验值,相应的三维极限荷载面可用于RC箱型墩的安全校核,并评价双向荷载作用下RC箱型桥墩的抗震性能。     

方钢管混凝土框架滞回性能试验与理论研究

为了研究方钢管混凝土结构的抗震性能，基于一榀三层两跨方钢管混凝土框架的拟静力试验，分析了反复水平荷载作用下框架的滞回曲线，并根据滞回曲线进一步得出了框架顶层骨架曲线及相应的恢复力模型，研究了钢管混凝土框架的延性、强度与刚度的退化等性能．采用非线性有限元分析方法，将恢复力模型应用到混凝土弹性模量退化方程中，并对试验结果进行了计算模拟．结果证明，理论分析结果与试验结果吻合较好．     

用于剪力墙滞回性能分析的材料本构模型研究

目的提出适用于ABAQUS的混凝土本构计算方法,解决现有材料本构模型不能准确模拟地震作用下钢筋混凝土剪力墙的滞回性能的问题.方法基于《混凝土结构设计规范》附录C混凝土应力-应变曲线,提出适用于ABAQUS的混凝土本构模型;采用钢筋单轴本构模型合理考虑了Bauschinger效应,利用ABAQUS用户子程序接口VUMAT进行二次开发,编制了用于显式动力分析的钢筋本构模型的计算程序,并采用分层壳单元对往复荷载下钢筋混凝土剪力墙滞回性能进行数值模拟.结果通过实验对比,验证了采用笔者采用的混凝土和钢筋本构模型能够较好地反映钢筋混凝土剪力墙在低周往复荷载作用下的滞回性能.结论数值模拟结果与试验结果吻合良好,笔者采用的材料本构模型能够较好地模拟钢筋混凝土剪力墙的滞回性能.     

T形配钢钢骨混凝土柱恢复力特性试验

为了研究地震作用下T形配钢钢骨混凝土柱的滞回特性和恢复力特性,前期已完成了12根T形配钢钢骨混凝土柱的拟静力试验,得到了其在低周反复荷载作用下的滞回曲线和骨架曲线;基于上述试验的结果建立适合T形配钢钢骨混凝土柱的三折线骨架曲线模型,并对骨架曲线模型及各关键点、正负向加载和卸载刚度退化规律、滞回规则进行数学描述.将实测骨架曲线与模型骨架曲线进行比较,吻合较好.     

考虑钢筋锈蚀的钢筋混凝土矩形梁恢复力模型研究

为建立考虑钢筋锈蚀钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)矩形梁的恢复力模型,首先采用人工气候环境法对6榀RC矩形梁试件进行加速腐蚀试验,进而进行拟静力试验;其次,综合考虑锈蚀程度和配箍率对RC矩形梁承载力和变形能力的影响,建立适用于锈蚀劣化RC矩形梁骨架曲线特征点的计算模型;第三,引入循环退化指数βi,考虑累积损伤效应造成的强度和刚度退化,提出适用于锈蚀劣化RC矩形梁的滞回规则;进而建立了考虑锈蚀劣化RC矩形梁的恢复力模型;最后,选取不同锈蚀程度和配箍率的RC矩形梁试件,将其试验结果与计算所得骨架曲线特征参数和滞回曲线进行对比验证。研究结果表明:所建恢复力模型的骨架曲线与试验结果吻合较好,同时能够较好地描述锈蚀劣化RC矩形梁在低周往复荷载作用下的滞回特性,可为锈蚀RC结构弹塑性建模分析提供理论依据。     

考虑剪切变形的RC薄壁空心墩滞回分析模型

建立了考虑弹塑性剪切变形的钢筋混凝土薄壁空心墩抗震滞回分析模型，模型中以修正的压力场理论(modified compression field theory, MCFT)计算空心墩的剪切变形，并通过Ozcebe建议的滞回规则描述剪切滞回关系，以纤维单元模型模拟空心墩的弯曲变形，两者通过串联模型共同模拟试件在地震条件下的弯剪作用.利用建立的数值模型对1个矩形和3个圆形薄壁空心墩试件的滞回曲线进行了模拟分析.结果表明，不考虑剪切变形的纤维单元模型模拟的滞回曲线与试验结果有较大的误差，难以准确模拟滞回曲线的捏拢效应和耗能能力，并可能高估薄壁墩的刚度和残余位移，而建议的模型很好地模拟了薄壁墩的滞回性能。     

锈蚀钢筋混凝土墩柱的双向拟静力试验

为探讨钢筋锈蚀对混凝土桥墩抗震性能的影响,对2组共10个具有不同锈蚀率的钢筋混凝土墩柱模型进行双向拟静力试验,得到在两个不同轴压比下、钢筋不同腐蚀程度时的滞回曲线.分析了钢筋锈蚀率和轴压比对墩柱模型承载力、刚度、位移延性和滞回耗能等的影响,给出墩柱模型的骨架曲线和刚度退化曲线.结果表明,钢筋锈蚀在一定程度上可改变钢筋混凝土墩柱的破坏形态,尤其是在较大的轴压比下;钢筋锈蚀对钢筋混凝土墩柱的水平承载力和位移延性均有较大影响.     

方钢管约束混凝土桥墩拟静力试验

为研究不同约束形式及混凝土墩身与承台间的连接构造对桥墩试件的抗震性能和各项指标的影响规律，设计1根采用混合接头连接的装配式方钢管约束混凝土桥墩试件（SYP-GT4试件）、1根方钢管约束的整体现浇混凝土桥墩试件（SYZ试件）和1根方形截面的整体现浇混凝土桥墩试件（SFZ试件）。在桥墩墩帽处采用位移加载方式完成构件的拟静力试验，观察试件的破坏过程以及破坏模式，分析了桥墩的破坏形态、荷载-位移滞回曲线、荷载-位移骨架曲线、延性、耗能等特征参数。结果表明，3根混凝土桥墩试件的破坏形态基本一致，二者均为整体压弯破坏模式。SYZ试件与SFZ试件相比，水平峰值荷载提高了46.5%，滞回耗能能力更优，均有很好的延性性能，表明方钢管约束的整体式桥墩抗震性能优于现浇混凝土桥墩；SYP-GT4试件与SYZ试件相比，水平峰值荷载数值相接近，位移延性系数提高了24.1%，残余位移小，变形恢复能力较优，滞回曲线呈现更饱满的梭形，无明显捏缩，连接构造对强度和刚度退化的影响较小，两者抗震性能接近。     

大跨度斜拉桥耗能型辅助墩抗震性能试验研究

结构损伤控制概念是指通过容易替换的牺牲构件在地震中发生塑性变形耗散地震能量,同时主要构件保持弹性或发生轻微的损伤.针对大跨度斜拉桥的抗震性能主要依靠结构体系的特点,提出了通过牺牲辅助墩耗散地震能量,从而减轻主塔损伤的控制策略.为了研究辅助墩的抗震性能,对3个大比例的钢筋混凝土空心矩形截面模型进行拟静力试验.第一个试件是原设计的单柱墩,另外两个试件是双柱墩,墩柱之间通过耗能构件剪切型连杆或屈曲约束支撑连接.对反复荷载作用下试件的破坏形态、滞回曲线、位移延性和耗能能力、骨架曲线及刚度退化、耗能构件的变形能力等作了对比分析.结果表明,与单柱墩相比,耗能构件增加了双柱墩的刚度和强度,能够提高双柱墩的抗震性能.     

往复荷载下配置高强钢筋桥墩滞回性能试验

 为研究配置HRB500 高强钢筋的混凝土桥墩的滞回性能, 进行了4 个混凝土桥墩试件的低周往复加载试验, 分析剪跨比、纵筋强度和箍筋强度对混凝土桥墩受力破坏形态的影响, 对比配置高强钢筋桥墩与普通钢筋桥墩, 两者滞回性能的异同。结果表明, 随着箍筋的有效约束下桥墩试件剪跨比的增加, 试件的变形能力增加, 滞回曲线更饱满, 刚度退化减缓。配置高强纵筋及高强箍筋桥墩试件的刚度退化、滞回曲线等滞回特性均优于配置普通钢筋桥墩试件, 同时提高了试件的承载能力及变形能力。     

预应力混凝土空间框架角节点二维抗震性能试验研究

采用二维拟静力试验方法对预应力混凝土和普通混凝土空间框架角节点进行了双向循环加载的试验研究,得到试件的滞回曲线.分析了各个试件的破坏形式、承载力、刚度、滞回曲线、骨架曲线和耗能并应用有限元方法进行数值分析,得出:双向水平荷载作用对角节点构件有明显的耦合作用和扭转效应,节点的破坏形式影响节点的耗能能力和延性,梁的高度也是影响节点破坏形式的重要原因之一.     

基于截面纤维模型的RPC箱型桥墩抗震性能分析

为探讨RPC箱型桥墩的延性抗震性能，采用截面纤维模型编制了压弯构件非线性分析程序，程序考虑了轴力的二阶效应，能模拟水平荷载不同的加载方向角，可对包括卸载过程在内的全过程受力性能进行分析.通过3个施加常轴力的RPC箱型桥墩水平反复加载试验结果与数值分析对比，验证了程序的准确性.在此基础上运用编制的程序分析了轴压比、纵筋率、截面长宽比和截面开孔率等参数在不同水平荷载加载方向时对RPC桥墩延性抗震性能的影响，得到了最不利水平加载方向与截面长宽比之间的关系.     

FRP增强混凝土框架节点恢复力模型

为研究FRP增强混凝土梁柱节点及其组成框架结构的整体抗震性能,基于FRP增强混凝土梁柱节点的拟静力试验结果,分析了各类试验节点的滞回特性.考虑刚度退化的影响,提出FRP增强混凝土框架节点的三折线恢复力模型及其特征参数取值范围,并给出层间混杂FRP加固节点的恢复力模型表达式.结果表明,各类FRP加固节点的抗震性能相对于对比构件有明显的提高,相对而言层间混杂FRP的增强作用更为有效.所建立的恢复力模型骨架曲线与试验值非常接近,此模型可用于FRP增强混凝土框架结构的弹塑性动力反应分析及其节点的抗震加固设计.     

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。     

HRB600E高强钢筋混凝土柱抗震性能及恢复力特性

为研究HRB600E高强钢筋混凝土柱抗震性能,对6根配置HRB600E高强钢筋与1根配置HRB400E普通钢筋的正方形截面混凝土柱进行低周往复荷载试验.研究轴压比、箍筋间距、纵筋强度和纵筋配筋率对高强钢筋混凝土柱抗震性能的影响,建立HRB600E高强钢筋混凝土柱恢复力模型.研究结果表明：配置HRB600E高强钢筋混凝土柱的滞回性能、变形能力与耗能能力良好;轴压比增大,试件延性降低,承载力与耗能能力提升;减小箍筋间距,试件变形能力与耗能能力增强;增大纵筋配筋率,试件承载力提升,耗能能力与延性降低;建立的HRB600E高强钢筋混凝土柱三线型恢复力模型与试验结果吻合较好,为工程结构弹塑性分析提供参考.     

无黏结部分预应力砼梁恢复力模型的研究

基于OpenSEES软件的二次开发平台,对无黏结部分预应力混凝土梁的截面恢复力模型进行了研究.根据试验统计和理论分析,建立了无黏结部分预应力混凝土梁的截面弯矩-曲率滞回模型,并通过编制Visual C++程序,将其植入到OpenSEES软件的材料子类中,用于无黏结部分预应力混凝土结构的非线性计算,分析过程中无需迭代计算无黏结预应力筋的应力增量,解决了无黏结部分预应力混凝土结构受力分析的关键问题.利用OpenSEES软件,基于已建立的无黏结部分预应力混凝土梁的截面恢复力模型,选用基于柔度法的非线性梁柱单元,采用位移控制,计算了低周反复荷载作用下无黏结部分预应力混凝土梁的弯矩-挠度滞回曲线,计算曲线与试验曲线吻合良好,说明已建立的无黏结部分预应力混凝土梁的截面恢复力模型的可靠性,为无黏结部分预应力混凝土结构的非线性计算提供了理论依据.