考虑锈蚀损伤的钢框架节点恢复力模型研究

为了研究酸性大气环境下锈蚀钢框架梁柱节点的抗震性能,对6榀钢框架梁柱节点试件进行了酸性大气环境加速腐蚀试验和拟静力加载试验,分析了不同锈蚀程度钢框架梁柱节点的滞回特性.试验结果表明,随着锈蚀程度的加重,试件强度、刚度、延性及滞回耗能等力学与抗震性能不断劣化.通过分析试验结果,得到钢框架梁柱节点核心区弯矩-剪切转角三折线骨架曲线,并根据未锈蚀节点试件恢复力模型的特征参数,得到了考虑钢材锈蚀损伤的钢框架梁柱节点核心区骨架曲线特征点计算公式.引入基于滞回耗能的循环退化指数βi,提出了适用于遭受锈蚀循环损伤的钢框架梁柱节点的滞回规则,进而建立了可综合考虑试件强度、刚度循环退化效应的锈蚀钢框架梁柱节点恢复力模型.将理论滞回曲线与试验结果进行对比,结果表明两者间具有较高的吻合度,进一步验证了所建立的考虑锈蚀损伤的钢框架节点恢复力模型具有较好的适用性.研究成果可为酸性大气环境下在役钢框架结构的地震反应分析及抗震性能评估提供理论参考.     

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。     

一般大气环境下锈蚀RC框架梁恢复力模型

对5榀一般大气环境下锈蚀RC框架梁进行拟静力试验,分析锈蚀程度对RC框架梁滞回性能的影响.基于试验结果,结合完好RC框架梁骨架曲线特征点参数,得到锈蚀RC框架梁骨架曲线模型.引入基于能量耗散的循环退化指数βi,提出综合考虑锈蚀RC框架梁构件基本强度退化、软化段强度退化、卸载刚度退化和再加载刚度退化的滞回规则,进而建立适用于一般大气环境下锈蚀RC框架梁的恢复力模型.将建立的恢复力模型与试验滞回曲线进行对比,吻合情况良好,表明所建立的恢复力模型具有较高的精度,能较好地揭示一般大气环境下锈蚀RC框架梁的滞回特性.研究成果可为锈蚀RC结构弹塑性分析提供理论依据.     

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.     

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.     

锈蚀圆钢管混凝土柱伪静力性能研究

目的研究酸雨对钢管混凝土构件的抗震性能影响.方法笔者设计了12根圆钢管混凝土柱进行低周反复加载试验.分析轴压比和锈蚀程度对试件滞回曲线、骨架曲线和刚度退化曲线的影响规律.结果随着锈蚀程度的加深,滞回曲线不断捏拢,试件的侧向承载力、刚度、延性都不同程度的减小;同一锈蚀程度,随着轴压比的增大,试件承载力和延性都会增大.所有试件的延性系数和阻尼黏滞系数随锈蚀程度的增大明显减小,随轴压比的增大上下波动,增大趋势并不明显.结论利用ABAQUS对钢管混凝土的抗震性能进行数值模拟,模拟结果与试验结果吻合良好,证实了有限元模型的有效性和可行性.锈蚀程度对抗震性能的影响比轴压比的影响要显著.     

氯盐侵蚀RC节点抗震性能与数值模拟方法

为研究近海环境中钢筋混凝土(RC)框架节点的抗震性能,设计了4榀RC框架中节点试件,采用人工气候环境加速腐蚀模拟技术对其进行氯盐侵蚀,进而进行拟静力试验,分析氯盐侵蚀引起的钢筋锈蚀对RC框架节点承载能力、变形能力及核心区剪切性能的影响;同时,采用OpenSees中Joint2D单元模拟节点核心区,用弹性杆单元模拟梁、柱,建立了锈蚀RC框架节点组合体数值模型,对锈蚀RC框架节点的滞回特性进行了数值模拟.结果表明:在氯盐侵蚀作用下,试件表面出现红褐色锈蚀产物与锈胀裂缝,且随氯盐侵蚀程度增加该现象不断加重;随着钢筋锈蚀程度加重,试件承载能力、变形能力、延性、核心区抗剪性能等均有不同程度退化;模拟结果与试验结果在承载力、变形能力、捏缩特性等方面均符合较好,验证了该建模方法的准确性.     

锈蚀RC框架柱恢复力模型研究

通过对大量锈蚀RC框架柱抗震性能试验资料的统计分析,研究了锈蚀对RC柱骨架线影响的规律.采用三折线骨架曲线,并且给出特征点的计算方法;考虑往复荷载作用下强度退化及刚度退化效应,基于能量耗散原理,定义了退化指数,最终建立了能够反映强度和刚度退化的锈蚀RC柱恢复力模型.经验证表明:该模型能够较好地反映锈蚀RC柱的滞回特性,符合试验结果.     

不同锈蚀程度下Q235钢框架梁恢复力模型研究

为研究不同锈蚀程度下Q235钢框架梁的力学性能,基于Q235钢框架梁抗震性能试验,通过对6根锈蚀程度不同钢框架梁试件的低周反复荷载试验,根据试验结果得到其滞回曲线、骨架曲线及刚度退化规律,分析试验数据得到不同锈蚀程度对钢框架梁抗震性能的影响.引入循环退化指数,拟合了具有累计损伤效应的特征点(屈服点、极限点、破坏点)公式,提出了适用于锈蚀钢框架梁的滞回规则,进而建立了考虑锈蚀作用的钢框架恢复力模型.其中3根试件进行模拟曲线与试验曲线的对比,另3根试件进行模拟曲线与有限元分析的对比,对比结果表明恢复力模型有较高的精度,吻合情况良好,所建恢复力模型可为不同锈蚀程度的钢框架梁分析提供理论依据,为钢框架梁在不同锈蚀程度下的弹塑性分析奠定了基础.     

酸雨环境下钢筋混凝土框架节点抗震性能试验研究

为研究酸雨腐蚀后RC框架节点的抗震性能,采用人工气候法模拟酸雨环境,对8 榀 RC 梁柱节点试件进行加速腐蚀试验,而后进行拟静力试验,观察酸雨腐蚀后试件表观现 象,并分析腐蚀循环次数、轴压比及硫酸根离子浓度对节点与其核心区破坏特征、滞回性能、 剪切性能、受剪承载力等的影响. 在此基础上,引入损伤指数,并确定损伤模型参数取值,进而 定量化揭示节点试件在加载过程中的损伤演化规律 . 试验与分析结果表明：酸雨腐蚀虽会使 试件发生骨料外露、结晶析出、蚀洞形成等现象,但腐蚀后试件的核心区最大剪力仍小于现行 规范计算的抗震受剪承载力阈值;随着腐蚀循环次数与硫酸根离子浓度的增加,试件梁端弯 曲裂缝与核心区剪切裂缝出现较早且发展较快,节点承载能力、变形能力与耗能能力均逐渐 减小,而核心区剪切占比与损伤发展速率则不断变大;具有较大轴压比的试件,节点承载能力 相对较大,但变形能力较差,核心区剪切占比及损伤发展速率较大.     

纤维编织网增强混凝土加固RC柱恢复力模型研究

为了研究纤维编织网增强混凝土(Textile Reinforced Concrete,TRC)加固钢筋混凝土(RC)柱恢复力模型,本文对10根TRC加固柱和1根RC对比柱进行了低周往复加载试验.在试验结果的基础上,根据现有恢复力模型理论,在考虑了加固层数N和轴压比n_0这两个主要因素后,选用退化三线型骨架曲线模型,通过origin软件对数据进行分析并计算得到骨架曲线特征参数,从而建立了加固柱的骨架曲线模型,同时对加固柱的滞回规则进行简化,最终得到TRC加固柱的恢复力模型.结果表明,文中提出的恢复力模型能够较好地反映TRC加固柱的滞回特性.模型的建立能够更好地分析加固结构的地震反应,评估加固后结构的抗震可靠度,对于TRC的工程应用也具有重要的意义.     

键槽梁底筋锚入式预制梁柱连接恢复力模型

为提高建造效率并有效保证结构性能,对2种键槽梁底筋锚入式预制梁柱连接(锚固与附加钢筋搭接混合连接和部分高强筋预制装配式框架梁柱连接)进行了研究分析.针对节点核心区较强的键槽梁底筋锚入式预制梁柱连接特点,提出了强度和变形计算方法,构建了三折线骨架曲线理论模型.通过线性拟合方法得出试验滞回曲线各阶段曲线刚度值,并拟合试件在低周反复荷载作用下各阶段刚度与加载位移角的关系,进而形成恢复力模型.计算结果表明,三折线理论骨架曲线与试验结果较为接近.建立的恢复力模型计算结果与试验滞回曲线吻合较好,反映了键槽梁底筋锚入式预制梁柱连接各阶段的受力特点,为弹塑性分析和抗震设计提供了理论依据.     

耐久性损伤耦合效应对钢筋混凝土框架节点抗震性能研究

目的研究耐久性损伤耦合效应对钢筋混凝土结构框架节点的抗震性能的影响.方法考虑非线性粘结滑移,利用ABAQUS有限元分析软件建立钢筋混凝土梁柱节点非线性模型,分析混凝土保护层碳化、梁纵筋锈蚀、冻融循环三者的耦合效应对钢筋混凝土梁柱节点抗震性能的影响.结果在三种损伤因素共同作用下,当钢筋的锈蚀率从5%增加到10%时,试件的累积耗能能力和极限位移全部发生急剧衰减,试件的抗震性能严重退化;在碳化、冻融及钢筋锈蚀率为10%的情况下,滞回曲线出现弓形,试件的承载力及延性均急剧下降;随着混凝土的碳化,试件承载力提高的同时延性在逐渐降低.结论无论钢筋锈蚀率、混凝土保护层的碳化或冻融循环次数,其中任何一种损伤量的增加,均会导致试件抗震能力的下降;而当三者同时作用时,对边节点的抗震性能影响最为严重.     

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.     

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.     

带高耗能黏弹性阻尼器腋撑RC框架结构抗震性能

为研究高耗能黏弹性阻尼器腋撑对RC框架结构抗震性能的影响,基于已有普通框架试验和高耗能黏弹性阻尼器精细力学模型,对普通RC框架结构和带高耗能黏弹性阻尼器腋撑RC框架结构进行了宽频大幅值水平正弦稳态激励荷载作用下的抗震性能数值模拟分析.对比研究了2类框架的滞回性能、骨架曲线、刚度退化、耗能能力、附加阻尼比、关键部位点钢筋应变规律等.研究结果表明:加设高耗能黏弹性阻尼器腋撑RC框架结构的耗能能力、承载力、侧向刚度及附加阻尼比大幅度提高,对结构承载力退化和刚度退化的抑制效果显著;激励频率对2类结构大位移幅值的滞回特性以及钢筋处于弹性阶段应变的影响不大,而对中小位移幅值的滞回特性以及钢筋处于塑性阶段应变的影响较大;加设高耗能黏弹性阻尼器腋撑改变了框架结构的受力模式,大幅度减小了梁柱节点区的受力,有效地保护了梁柱节点.     

近海大气环境下锈蚀钢柱抗震性能试验研究

为了研究近海大气环境下锈蚀钢框架柱的抗震性能,通过人工气候环境模拟试验技术对6榀钢框架柱进行了近海大气环境下的加速腐蚀,并对腐蚀后试件进行低周往复加载试验,研究了不同锈蚀程度和轴压比对钢框架柱破坏机理、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、延性及耗能能力等指标的影响.试验结果表明：随着锈蚀程度增加,试件底端翼缘屈曲、腹板鼓曲及塑性铰形成所对应的位移呈减小趋势;试件承载能力、变形能力及耗能能力均有所降低.此外,随着轴压比的增大,试件发生局部屈曲现象提前;承载力及延性显著降低,强度和刚度退化速率加快,耗能变差.基于试验结果,初步确定锈蚀钢框架柱不同抗震性能水平和性能指标量化限值.研究成果为近海大气环境下在役钢框架结构的抗震性能评估提供了试验支撑.     

复合加固方形木柱的恢复力模型

内嵌钢筋外包碳纤维（Carbon Fiber Reinforced Polymer，CFRP）布复合加固可以显著提高古建木柱的承载能力和抗震性能. 为了研究复合加固木柱的恢复力特性，进行了8根方形木柱的低周往复荷载试验，主要考虑钢筋数量、CFRP布的包裹形式以及不同组合加固模式等因素的影响. 基于试验结果提出了复合加固方形木柱的三折线型骨架曲线模型，给出了弹性段、强化段和下降段刚度以及屈服荷载、峰值荷载及其对应的位移等特征参数计算公式，并与试验结果进行对比，验证了参数计算方法的正确性；根据试件滞回曲线的特征，确定了复合加固木柱的滞回规则，建立了复合加固方形木柱的恢复力模型，模型计算与试验结果吻合良好，可以较好地描述复合加固方形木柱的滞回性能.     

考虑楼板组合作用的钢管混凝土柱-钢梁节点抗震性能研究

为研究在楼板组合作用下钢管混凝土节点的抗震性能,本文按照1:2比例制作了两个不同梁柱线刚度比的带楼板钢管混凝土柱钢梁节点试件。试验利用MTS液压加载系统对节点梁端施加循环往复荷载进行拟静力试验,并利用ABAQUS软件建立有限元模型进行数值模拟分析。通过试验与有限元模拟,得到了节点的滞回曲线、骨架曲线、延性系数、强度退化和刚度退化等性能参数。结果表明：两个节点试件在楼板组合作用下,滞回曲线饱满,节点表现出良好的抗震性能;在轴压比不变的情况下,随着梁柱线刚度比的增加,节点的延性、强度和刚度均有所提高;有限元模拟结果与试验结果吻合较好,验证了有限元模型的准确性,为参数分析提供了依据。     

不同剪跨比节能砌块隐形密框复合墙体恢复力模型

为研究不同剪跨比节能砌块隐形密框复合墙体的抗震性能和恢复力特征,对6个1/2缩尺试件进行水平低周往复加载试验,考虑不同剪跨比对试件的破坏结果、滞回特性、骨架曲线、刚度退化等抗震性能指标的影响.根据节能砌块隐形密框复合墙体的滞回特性和受力特点得到该墙体的恢复力模型.研究结果表明:当剪跨比增大时,试件的延性及耗能能力提高,刚度退化速率降低;试件滞回曲线捏拢明显且都为反S形;提出的不同剪跨比节能砌块隐形密框复合墙体恢复力计算模型与复合墙体的试验曲线有较好的吻合度.