基于最小耗能原理的砌体抗剪强度统一模式

对目前我国砌体结构设计规范(GB 50003—2001)和建筑抗震设计规范(GB 50011—2001)在砌体抗剪强度计算方法上存在的问题进行分析,根据最小耗能原理和正交各向异性材料的破坏准则,建立砌体在剪?压复合作用下的相关关系式,该式计算结果与试验结果吻合较好,能完整地表达剪摩、剪压和斜压3种破坏形态。通过对各种工况的砌体材料进行算例计算,建立了砌体静力抗剪强度和抗震抗剪强度计算公式,对2种规范的抗剪强度的取值进行了改进,式中统一采用轴压比作为主要变量来表达。研究结果可使2种规范在确定砌体抗剪强度时采用统一的方法,可供工程设计时参考。     

自嵌固生土砖砌体剪压复合受力试验研究

为了研究自嵌固生土砖砌体嵌固部位在剪压复合作用下的承载能力,在考虑其承受不同上部竖向荷载的情况下对18个自嵌固生土砖砌体试件进行了剪压复合受力试验,探究其受力性能、破坏机理及剪压相关性.试验表明砖体间咬合嵌固可起到销栓作用,表现出较好的抗剪能力.分析总结了砌体剪切、剪压和斜压三类破坏形态产生的主因,提出了自嵌固生土砖砌体剪压复合受力下砌体的抗剪强度计算公式,并与传统主拉应力破坏理论中砌体抗剪强度计算方法进行了对比,发现主拉应力破坏理论计算出的砌体抗剪承载力安全可靠,但较为保守.研究可为自嵌固生土砖砌体力学性能的进一步研究及设计应用提供试验成果及理论依据.     

灰砂蒸压加气混凝土砌体剪压复合受力性能试验

为了解砌体结构在实际工程中所处的剪压复合的复杂受力状态,作用在砌体上的正应力对砌体的抗剪性能、砌体的剪切破坏形态及其对砌体抗剪强度的影响,对54个小型灰砂蒸压加气混凝土砌体进行静力抗剪试验,通过施加不同的正应力得到相应的抗剪强度;分析其破坏机理,归纳得出剪摩、剪压、斜压等破坏形态,并与砖砌体的破坏形态进行比较;根据试验结果回归分析得到灰砂蒸压加气混凝土砌体的静力剪压相关性曲线,与砖砌体的剪压相关性曲线进行对比分析,得到两者的异同;在静力剪压相关性曲线的基础上,依据变摩擦系数的剪摩理论,提出灰砂蒸压加气混凝土砌体静力抗剪强度的建议公式,并对摩擦系数进行了简化.     

钢板-砖砌体组合梁受剪性能试验研究

钢板-砖砌体组合结构是一种新型的托换改造技术.为了掌握钢板-砖砌体组合梁的受剪性能,完成了6根组合梁的静载试验,研究了钢板厚度及螺栓间距对受剪承载力的影响,分析了组合梁受剪破坏的机理.试验结果表明,钢板与砖砌体两者互为帮助、共同工作,剪压区砌体与钢板的破坏并无明显先后顺序.组合梁的破坏总是始于剪压区钢板的局部屈曲,受剪承载力的主要影响因素为侧向钢板的厚度,螺栓间距在一定范围内对承载力影响不大,但是螺栓的布置形式对钢板的失稳破坏形态及承载力起决定性作用.在实际工程中可以对梁两侧上端进行加强约束从而提高梁的抗剪性能.此外,本文给出了组合梁抗剪极限承载力的计算公式.     

承重型横孔连锁混凝土砌块砌体的抗剪性能

为研究承重型横孔连锁混凝土砌块砌体的抗剪性能,采用3种块型的砌块制作了砌体抗剪试件.每种块型的砌块试件均以3种砂浆强度为变量.首先对试件进行了静力剪切加载试验,观察试验现象,记录剪切破坏荷载.然后分析了影响砌体抗剪强度的主要因素,并和其他混凝土砌块砌体抗剪强度的试验结果以及规范计算值进行了对比.最后提出了考虑有效黏结面积计算混凝土砌块砌体抗剪强度的方法.研究结果表明:承重型横孔连锁混凝土砌块砌体的剪切破坏均为砂浆与混凝土砌块接触面的黏结剪切破坏.计算砌体抗剪强度时,应采用砂浆与砌块接触面的有效黏结面积;在此基础上,提出了承重型横孔连锁混凝土砌块砌体抗剪强度的计算方法,该方法不但可以准确计算该砌块砌体的抗剪强度,而且可以计算其他类型混凝土砌块砌体基于黏结剪切破坏的抗剪强度.     

开槽砌块灌孔砌体的抗剪性能试验研究

通过对开槽砌块灌孔砌体的抗剪试件的静力试验研究,了解了开槽砌块灌孔砌体的试件开裂荷载、极限承载力、破坏过程和破坏特征.试验结果表明,开槽砌块灌孔砌体和普通灌孔砌块砌体相比,其抗剪强度得到一定程度的提高.分析了影响灌孔砌块砌体抗剪强度的多种因素,并根据Hoffman准则以及现行的规范公式,建立了开槽砌块灌孔砌体的抗剪强度公式,公式的计算结果与实验结果吻合较好.建立了开槽与不开槽砌块灌孔砌体抗剪强度的统一表达式,结果表明,将其运用在不开槽砌块的抗剪强度的计算中是可行的.     

基于拉压杆模型的ECC深梁受剪承载力分析

为研究分布筋对ECC深梁破坏模式和受剪承载力的影响,对分布筋配筋率分别为0、0.31％、0.63％的ECC简支深梁进行剪切试验,分析其破坏模式及纵筋和分布筋应变的发展规律.在拉压杆(STM)模型的基础上,根据Mohr-Columb破坏准则推导建立了STM1模型,基于压杆的试验结果建立了STM2模型,并与美国规范ACI318-19中的计算方法进行比较分析.研究结果表明:分布筋配筋率为0和0.31％的ECC深梁均发生压杆破坏,分布筋配筋率为0.63％的ECC深梁发生节点破坏;分布筋配筋率不大于0.31％时,ECC深梁的受剪承载力未随分布筋配筋量的增加而显著增加;与STM2模型及美国规范ACI318-19中的计算方法相比,STM1模型具有明确的力学意义,能考虑ECC材料抗拉性能和分布筋的影响,其计算结果与试验结果吻合良好,可为不同分布筋配筋率下ECC深梁的受剪承载力计算提供依据.     

压剪滑动型危岩失稳破坏准则研究

根据危岩的受力特点,建立了压剪滑动型危岩力学模型;分别求出了作用于危岩体上的重力、裂隙水压力（天然工况和暴雨工况）和地震荷载计算表达式。将作用在危岩上的荷载沿主控结构面法线和切线方向分解,得到法向力和切向力计算式;采用D-P破坏准则,建立了用主控结构面法向力和切向力表达的压剪滑动型危岩的失稳破坏准则。工程实例验证表明该准则具有一定合理性。
     

复杂应力状态下砌体匀质化RVE数值模拟分析

针对无筋砌体力学性能研究,基于匀质化理论,利用二次开发的有限元分析软件,考虑砌体RVE各边的应变状态,建立周期性边界条件,对砌体RVE匀质化过程中RVE单轴、双轴、三轴以及剪压复杂应力条件下的力学响应进行了数值模拟分析,得到了各状态下的应力应变曲线.分析结果表明,在受压状态下,砌体RVE受压应力应变曲线表现出一定塑性,并且双轴、三轴受压状态下RVE强度高于单轴受压;拉-压状态下,砌体RVE受拉应力应变曲线表现出材料脆性特性;拉-压-剪状态下,砌体RVE强度受剪压比、拉剪比影响,这些都很好地反映了无筋砌体的细观力学特性.     

N式砌块砌体受剪性能试验研究

对30个N式砌块砌体抗剪试件(其中未灌孔试件6个,灌孔试件24个)进行了受剪力学性能试验研究,了解了N式砌块砌体的破坏形态及破坏机理.试验结果表明,灌孔N式砌块砌体的受剪开裂荷载与极限荷载的比值随灌孔率的不同分别为:半灌孔试件77%~82%、全灌孔试件54%~59%.随着灌孔混凝土面积的增大,N式砌块砌体表现出越来越好的延性.未灌孔N式砌块砌体的抗剪强度平均值比砌体规范抗剪平均强度公式计算值高出11%,半灌孔N式砌块砌体的抗剪强度平均值比砌体规范平均强度计算值高出5%,全灌孔N式砌块砌体的抗剪强度平均值比砌体规范平均强度计算值高出74%~106%.     

压剪破坏条件下型煤的声发射特征研究

为了给煤炭开采活动中煤岩体和巷道压剪破坏的预报预测提供一定的依据,采用微机控制试验机进行了型煤试块的压剪破坏试验,研究了压剪破坏条件下的声发射特征及压剪应力状态的影响.试验结果表明:声发射伴随于整个型煤压剪破坏的始终,压密阶段之后,声发射事件随应力的增减而增减;当压应力等于剪应力时,声发射事件与试样应力曲线变化趋势最为接近;随着型煤试样剪切破坏强度的下降,声发射事件的峰值也呈现逐渐减小的趋势;低剪切角条件下声发射事件高于高剪切角条件下声发射事件.     

砌体受压本构关系统一模型的研究

依据国内外对砌体受压本构关系的研究成果,总结了影响砌体受压本构关系的主要因素;提出了反映上述主要因素的砌体受压本构关系统一模式.该模型适用于各类砌体、不同受力状态、加载方式、加载方向以及加载速率、是否存在横向水平约束等不同情形,具有广泛适用性.     

新型复合砌块砌体的抗压强度计算

针对村镇建筑节能方面的不足,提出了一种新型复合砌块砌体结构,该结构砌体以EPS混合土为内芯、轻质混凝土空心砌块为外模组合而成。本文以2种外膜强度和3种内芯强度为影响因素共制作6片该新型复合砌块砌体试件,对试件进行了抗压性能试验,研究了该砌体的抗压性能,结果表明:该砌体的受压破坏过程与普通混凝土砌块砌体的受压破坏过程相似。在上述试验研究的基础上,运用变形协调条件和静力平衡条件,推导出该砌体抗压强度计算公式,并将公式的计算值与试验值进行比较,结果表明:计算值与试验值符合较好,且偏于安全,具有一定的参考价值,可作为此新型复合砌块砌体抗压强度的理论计算式。     

藏式毛石砌体抗压强度对其弹性模量和峰值应变预测

抗压强度与弹性模量和峰值应变是藏式毛石砌体力学性能的三个重要参数;通过毛石砌块和泥浆黏材获得毛石砌体抗压强度,但砌块不规则性和砌筑工艺随机性的影响导致该类砌体弹性模量、峰值应变较难获得。以抗压强度预测弹性模量和峰值应变是为了研究此类砌体变形特征和力学特性。采用西藏传统砌筑工艺砌筑8个毛石棱柱体试件,对棱柱体试件进行单轴压缩力学测试,获得毛石砌体抗压强度、位移-荷载曲线、破坏形态等。优化抗压强度表达式中砌块与泥浆相关影响系数,以抗压强度预测其弹性模量、峰值应变。试验结果表明,该类砌体抗压强度较低且具有阶段性变形特征,位移-荷载曲线与其他类型砌体对比存在差异。弹性模量和峰值应变预测值与其他毛石砌体对比发现吻合度较好,且三者间具有很强的关联性。本文可供毛石砌体单轴压缩性能研究参考。     

自保温再生混凝土砌块砌体抗剪性能数值模拟

为探讨研制的自保温再生混凝土砌块砌体的抗剪性能,选取10.6 MPa和4.5 MPa两种强度砌块及15 MPa、7.5 MPa和5.0 MPa三种强度砂浆,分析了不同材料在ABAQUS数值模拟中本构模型和相应参数的选取,进行了不同强度的砌块与砂浆组合砌筑砌体抗剪性能的数值模拟分析.结果表明:砌块和砂浆的强度较为一致时,有利于砌体发挥较好的受剪性能;单独提高砌块或砂浆的强度,对砌体受剪性能的提升效果有限;但砂浆强度高时,砌体受剪破坏后仍能保持较高的残余应力;砂浆强度过低时,砌体受剪性也随之急剧降低.     

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.     

汶川地震中都江堰市房屋建筑失效模式分析

根据都江堰市内房屋建筑的震害,分析总结了其在汶川地震中的失效模式及失效机理.首先给出了房屋建筑的地震失效模式判别准则,重点分析了都江堰市内房屋建筑在汶川地震中的典型失效模式和相应的失效机理.分析发现,对于多层砌体房屋和底部框架房屋,按现行规范进行抗震设防比较有效,对于钢筋混凝土框架房屋,还存在一些突出问题:结构形成了弱柱强梁的破坏机制,底层易于变成薄弱层,柱的截面尺寸相对较小和纵向钢筋配筋偏低,柱在端部和节点区的箍筋配置普遍不足.并根据房屋建筑的典型失效模式提出了相应建议.该研究工作可为房屋建筑的抗震设计和加固提供参考依据.     

新型混凝土横孔空心砌块砌体受压性能研究

针对混凝土竖孔空心砌块存在的热、渗、裂等问题,提出并研究了一种混凝土横孔空心砌块.通过对9组(共54个)这种混凝土横孔砌块砌体的受压性能试验研究,了解了这种新型横孔砌块砌体的变形特征及破坏机理.基于试验结果并参考现行国家规范,提出了这种新型横孔砌块砌体的抗压强度计算方法.通过引入砌体对数型应力-应变关系模型,得到了这种新型横孔砌块受压应力-应变计算公式和弹性模量计算方法,对比结果表明,弹性模量计算值与试验值吻合良好.本文工作解决了新型横孔砌块抗压强度设计问题,为单轴受压下新型横孔砌块的内力分析和有限元分析提供了重要依据.     

抗震设防地区多层砌体房屋的抗震设计

砌体结构作为我国传统的建筑形式,仍在我国各类建筑中占有十分重要的位置。砌体结构的抗震设计进展也始终为结构工程师所关注。结合新抗震设计规范,介绍了约束砌体中构造柱间距的设置原则及其抗震承载力的计算;各种砌体结构抗震措施的基本要求等。     

烧结页岩多孔砖砌体的局部非均匀受压性能

为了解矩形条孔烧结页岩多孔砖砌体的非均匀局部受压性能,进行了梁端无约束和有约束2种局部受压情况下18个试件的试验研究,分析了破坏形态及受力机理,推导了局压应力图形完整系数,并对比分析了局压承载力的理论值与实测值.结果表明:墙段端部局压受力较边缘局压有利;沿局压边界产生的通长竖向裂缝大大削弱了"内拱卸荷"的有利作用;多孔砖砌体按现行规范计算有效支承长度值是偏于安全的.试验研究结果和建议可供承重多孔砖砌体结构设计和规范修订参考.