等幅对称位移循环下钢筋混凝土柱的破坏

结构的地震破坏可看作是超过屈服后的非弹性阶段的低周疲劳问题，而单根柱的破坏分析是整个框架失效分析的基础．本文通过２０根１／２比例的钢筋混凝土柱在各种加载条件下的低周疲劳试验，比较全面的考察了钢筋混凝土柱的低周疲劳性能     

柱端不同箍筋强化配置RC柱抗震性能试验

为研究柱端箍筋不同强化加密方式对钢筋混凝土柱抗震性能的影响,基于柱端体积配箍率的调整,结合规范配箍要求,制作5根钢筋混凝土柱试件,按多循环变幅加载方式进行位移控制低周反复加载试验。结果表明:加载至构件层间位移角低于1/50时,分别于钢筋混凝土柱,柱端端部、柱端腹部、柱端端部和腹部,甚至柱端全高范围内进行箍筋的强化加密,对柱的抗震性能影响不大。加载至构件层间位移角等于,甚至超过1/50时,沿柱端全高强化箍筋加密,对柱抗震效果提升明显;在柱端端部和腹部同时强化箍筋加密,也能获得较好的抗震效果;在柱端端部强化箍筋加密,效果不明显;在柱端腹部进行箍筋强化配置,并不能改善柱的抗震性能。     

干湿循环及水平循环荷载下的码头群桩侧向累积位移

为了揭示干湿循环及水平循环荷载作用下码头群桩累积侧向位移分布特征,基于水平循环受荷的刚度衰减模型和土体抗剪强度干湿循环弱化模型,通过ABAQUS进行二次开发实现了土体刚度衰减和土体抗剪强度干湿循环弱化,并依托三峡库区某在役货运码头,建立了码头群桩-岸坡相互作用三维数值模型.通过数值结果系统分析了三峡库区在干湿循环及水平循环荷载作用下码头群桩桩顶及桩身累积侧向位移.研究表明:干湿循环和水平循环荷载产生的循环效应集中在循环周期的前面阶段;存在临界水平循环荷载比,当水平循环荷载比小于临界值时,累积位移随着循环次数的增加而逐渐增大,在加载后期桩基侧向位移趋于稳定;当水平循环荷载比大于临界值时,累积位移随循环次数的增加而不断增大,在加载后期仍有不断增加的趋势,当桩基设计从控制变形考虑时,建议将水平循环荷载比控制在0.5以内;干湿循环后在水平循环荷载作用下,桩侧累积位移有明显增大的趋势;最后,根据数值计算结果,提出了干湿循环后水平循环荷载作用下群桩桩顶侧向累积位移预测模型,可供工程实践参考.     

钢筋混凝土框架柱多维恢复力特性的试验研究

利用拟静力试验对钢筋混凝土框架柱分别进行了不同轴压比下单，双向循环加载和双向变轴力循环加载，得到了在不同加载路径和加载方式下力与位移关系的本构模型，通过比较不同加载形式下柱的破坏形态，破坏程度，对试验现象和滞回曲线的分析得出：双向荷载作用使得柱的承载力较单向荷载作用有较大的下降，在双向荷载作用下，构件的强度退化和刚度退化现象均较单向荷载作用下严重得多，且轴压比的增大加重了构件的强度退化和刚度退化现象，双向荷载作用使得柱的延性也大为降低。     

钢筋混凝土异形柱位移延性分析

通过考虑不同轴压比、不同加载角度和不同配筋率等情况,对异形柱位移延性比进行了研究.通过对比分析,得出了异形柱比较合理的轴压比和加载角度.     

双向往复加载下钢筋混凝土柱破坏过程的数值模拟

目的为准确地模拟双向往复加载下钢筋混凝土柱构件的非线性及断裂破坏行为,实现钢筋混凝土框架结构强震作用下的倒塌破坏全过程仿真分析.方法基于通用有限元软件ABAQUS的显式求解模块,研究了钢筋混凝土梁柱构件纤维梁单元的构型及单元消除技术,构建了包含材料破坏准则的钢筋、混凝土单轴本构关系,利用用户材料接口VUMAT编制了相应的计算子程序,并模拟了钢筋混凝土柱构件在单、双向水平往复荷载作用下的非线性性能发展以及断裂破坏过程.结果在加载幅值较小时,计算结果能够准确模拟双向往复加载下钢筋混凝土柱的承载力与刚度变化、滞回捏拢行为以及双向弯曲耦合效应.在水平位移加载幅值分别达到45 mm、90 mm、165 mm时,构件中的保护层混凝土、核心混凝土、钢筋完全破坏,构件断裂.而单向加载构件的水平位移加载幅值达到285 mm时,构件才发生断裂破坏.结论计算结果与试验结果吻合良好.笔者方法能够较为准确地模拟钢筋混凝土柱在双向弯曲荷载作用下的非线性及断裂破坏过程.双向弯曲耦合作用严重降低了钢筋混凝土柱的承载能力及耗能性能.研究成果可用于钢筋混凝土框架结构在强震下的倒塌过程模拟分析.     

循环荷载作用下预应力混凝土U型梁纵向裂缝试验研究

为了研究预应力钢筋混凝土U型梁行车道板处纵向裂缝对结构安全的影响,选择实际工程项目中标准梁段的一个节段进行循环加载试验.通过对试验梁节段进行1 000万次的循环加载,分析了预应力混凝土U型梁行车道板纵向裂缝的发展及变化规律,并通过一定重复荷载作用后的静力试验研究了裂缝发展对结构安全的影响.结果表明,在整个循环加载过程中,结构位移、混凝土和钢筋的应变及行车道板的纵向裂缝均随着荷载循环次数的增加而增加,且前300万次循环加载变化较大,后期逐渐趋于平稳;钢筋的应力幅值较低,不会产生疲劳破坏;U型梁行车道板的寿命主要受纵向裂缝控制.     

砂土中大型单柱式风能结构物在循环力作用下的研究

通过对自然界海浪循环力的分析研究,确定了新型的试验模型,并运用了加载试验法确定了试验所需循环力的大小,通过实验,对砂土中大型海上单柱式风能结构在循环力作用下的位移进行了研究。结果表明,Hettler教授所建立的位移公式中的经验参数CN是适合海上风能结构物计算的,砂土中大型海上风能结构在循环力作用下的位移是可预见的,并且单桩在循环力作用下的位移并不受土的形态、类型、密实度及颗粒分配等影响。这对海上风能结构的进一步研究有着重要的理论价值。     

竖向加预应力钢筋混凝土柱抗震性能试验研究

为了研究预应力钢筋混凝土柱的抗震性能，进行了四根预应力钢筋混凝土柱在变轴力和变水平力作用下的反复加载试验．对试件的破坏过程、荷载-位移关系滞回曲线特征、耗能能力等深入分析，得出在试验加载条件下试件的抗震性能明显不对称，且施加了预应力的柱受拉有效工作范围明显增大的结论．同时建议采取在柱中加一定竖向预应力的方式，来改善高层或超高层建筑结构整体弯曲变形时柱中可能出现拉力的情况．为竖向加预应力钢筋混凝土柱的进一步应用提供了理论基础．     

轴压比对钢筋混凝土柱侧向抗爆炸冲击性能的试验研究

通过多点加载试验模拟侧向抗爆炸冲击的性能,研究分析在不同轴压比作用影响下钢筋混凝土柱的破坏过程、破坏形态及峰值荷载.实验结果表明:在侧向爆炸冲击荷载作用下钢筋混凝土柱可能发生剪切和弯曲两种破坏;轴压比的增大使得柱的峰值荷载与侧向位移增加.     

钢筋混凝土柱地震损伤模型

针对现有的钢筋混凝土柱地震损伤模型存在计算结果发散、损伤指标与破坏现象不完全符合等问题,在已有地震损伤模型和钢筋混凝土柱试验的基础上,提出了一种较为精细的基于刚度退化和考虑加载路径影响的滞回耗能的双参数损伤模型。以PEER数据库中Kunnath完成的钢筋混凝土柱试验为研究对象,分别计算几种常见模型及本研究建议模型的损伤指标值,并与试验现象进行了对比分析。研究结果表明,基于刚度退化和考虑加载路径影响的滞回耗能的双参数损伤模型计算的损伤指数有较好的收敛性,能较准确地评估不同加载条件下柱的损伤状态,能够考虑加载路径的影响及合理评价小位移幅值加载时的低周疲劳损伤。     

高强钢筋混凝土框架柱斜向水平受力非线性有限元分析

为了能够准确地分析高强度钢筋混凝土框架柱在斜向水平受力条件下非线性特点,深入地研究了非线性有限元技术在其中的应用。首先,研究了高强度钢筋混凝土框架柱非线性有限元分析的基本理论。其次,分析高强度钢筋混凝土框架柱材料的本构关系模型,分别选择了混凝土和钢筋的本构关系的数学模型。最后,进行了高强度钢筋混凝土框架柱斜向受力的有限元分析。研究了加载角度和轴压比对框架柱载荷-位移曲线的影响规律,从而找出了框架柱斜向受力的破坏机理。     

循环加载下砂岩断裂特性试验及模拟

利用WHY-200/10微机控制万能试验机,对红砂岩人字形切槽圆盘试样(CCNBD)进行静态与循环加卸载试验,研究在循环加卸载下红砂岩的Ⅰ型断裂力学特性及变形特征;并基于红砂岩的宏观力学参数进行PFC3D数值模拟试验,探究微裂纹扩展规律.试验结果表明:循环荷载的作用会使砂岩的Ⅰ型断裂韧度值KⅠC减小;且随着循环次数的增加,砂岩的Ⅰ型断裂韧度逐渐减小,直至达到某一下限值;砂岩CCNBD循环加载曲线受到其静态加载曲线的严格控制,循环加载破坏点变形量与静载曲线中同荷载水平下峰后变形量相近;循环加载下试样的径向位移变形过程和微裂纹扩展规律与上限荷载比相关,主要有3个阶段:初期加载阶段、中期稳定阶段、后期加速阶段;当上限比为0.95时,试样的径向位移变形过程和微裂纹扩展只有初期和加速阶段;当上限比为0.75时,其位移变形和微裂纹扩展只有初期和稳定阶段,且不发生断裂破坏;循环加载下试样韧带两端断裂过程区(FPZ)的微裂纹发生充分衍生和扩展,最终的微裂纹数目明显多于静态加载.     

双向循环荷载下的单桩基础累积侧向位移

针对软黏土地基中单桩基础在竖向和水平循环荷载下的累积侧向变形问题,建立基于双向循环受荷的软黏土刚度衰减模型.利用有限元软件Abaqus进行二次开发实现刚度衰减,通过数值模拟分析竖向和水平循环荷载耦合作用下单桩基础的累积侧向位移.结果表明,水平和竖向循环荷载耦合作用下,桩顶侧向位移相比于只受水平循环荷载时更大;存在最小水平循环荷载比,当水平循环荷载比小于该值时,桩基不会产生侧向位移累积;竖向循环荷载对桩基累积侧向变形的影响存在一临界值,小于该值时,对桩顶侧向位移的影响很小.     

循环加载对钢筋混凝土梁抗剪性能影响研究

腹板斜向裂缝是钢筋混凝土梁中出现最多的裂缝形式之一，尤其是承受振动荷载的结构构件．目前循环荷载作用下构件抗剪承载力的试验较少，为此，在19根钢筋混凝土梁抗剪试验的基础上．分析了循环加载损伤对斜裂缝宽度和斜截面承载力的影响，试验主要变化参数为配筋率、剪跨比、循环荷载次数．研究表明：随着循环荷载次数增加，钢筋混凝土梁斜截面承载力显著降低，斜裂缝宽度明显增大．基于试验数据和采用不同规范计算值进行对比研究．给出了循环荷载作用下钢筋混凝土梁斜截面承载力损伤折减系数．该计算方法与现行规范计算分析有较好的结合．便于在工程实际中应用，为损伤后的钢筋混凝土梁斜截面承载力的评估提供了依据．     

高轴压比下PVA-ECC柱抗震性能试验研究

设计了3根PVA-ECC柱进行低周反复加载试验,分析了高轴压比下配箍率变化对柱抗震性能的影响,并与普通钢筋混凝土柱进行对比,分析其在滞回性能、延性、耗能性能及刚度退化上的差异.结果表明:3根PVA-ECC柱在低周反复荷载作用下均发生弯曲破坏,没有出现普通钢筋混凝土柱的劈裂、剥落与黏结破坏;随着箍筋间距的减小,抗震延性得到改善,箍筋间距70mm和50mm的柱与间距90mm的柱相比,位移延性、极限弹塑性位移角、等效黏滞阻尼系数分别增加了15.6%~16.3%,17.1%~20.6%和15.6%~17.8%;最后给出了满足一定位移延性和极限弹塑性位移角的抗震设计要求的最小配箍率的建议值.     

古建木构架大位移低周往复荷载试验加载同步装置及应用

为了在低周往复荷载试验中加载电液伺服系统,自制了一套古建木构架水平低周往复荷载试验加载装置,通过改变平面摇摆柱的双刀口支座的两个"刀口"距离和耳板孔到平面摇摆柱中心轴的距离,实现了古建木构架大位移低周往复荷载试验加载同步装置,克服了加载设备作用在试验对象的荷载误差。为古建木构架模型低周往复荷载试验提供了一种新的加载装置。     

纤维加固钢筋混凝土柱抗压承载力分析

为了对18根钢筋混凝土短柱进行抗压加固试验研究,采用碳纤维和玻璃纤维两种材料分别对钢筋混凝土柱进行抗压加固,采用分级单调加载方式对所有柱进行轴心受压试验,在加载过程中,量测了试验柱的应变、变形和极限承载力。结果表明,采用纤维对钢筋混凝土柱进行加固后,其抗压强度提高,延性加大。     

钢梁—钢筋混凝土柱框架节点抗震性能试验研究

试验设计制作了两个钢梁-钢筋混凝土柱框架中间层中节点试件,水平加载装置采用MTS力学加载系统,对结构试件施加低周反复荷载。在节点区的型钢腹板、翼缘和箍筋上预埋应变片,用以观测节点区的应力应变状态。通过在节点区的梁端上下翼缘处布置拉杆传感器观察钢梁的受力过程。利用MTS自身配置的数据采集系统对结构试件的力和位移等信息进行采集和分析,研究表明:钢梁-钢筋混凝土柱节点有利于结构抗震,同时具有较强的耗能能力。     

考虑低周疲劳损伤效应的钢筋混凝土柱Park-Ang损伤修正模型

针对现有钢筋混凝土构件损伤模型存在指标上下界不收敛、疲劳效应考虑不足等问题,提出了一种考虑低周疲劳效应的Park-Ang损伤修正模型.按照非线性叠加规律,调整模型最大变形和滞回耗能效应的组合形式.考虑低周疲劳效应的影响,通过遗传算法确定滞回耗能损伤的最优函数.以钢筋混凝土柱为研究对象,采用该修正模型进行了损伤评估,并与6种经典的损伤模型的评估结果进行了对比分析.结果表明,修正的Park-Ang模型适用于单调加载、变幅循环加载和等幅循环加载等各种加载路径的损伤评估,并且在构件失效状态的损伤计算误差小于10%,可以更准确地评估钢筋混凝土构件在任意加载路径下的损伤演化规律.