UHTCC局部增强框架节点抗震性能试验

为研究高韧性水泥基复合材料(UHTCC)局部增强框架节点的抗震性能,对8个UHTCC局部增强框架节点和1个对比节点进行了低周反复荷载试验和非线性有限元分析,分析了轴压比、节点核心区配箍特征值和梁端UHTCC浇筑范围对节点抗震性能的影响.结果表明:基于OpenSees的有限元计算结果与试验结果较符合,UHTCC材料具有良好的裂缝控制能力,能显著改善框架节点的抗震性能,较高的轴压比可提高节点的抗剪能力但会降低其变形能力;考虑节点延性需要和施工方便等特点,节点核心区配箍特征值建议取值范围为0.07~0.10.     

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.     

预制混凝土管组合柱-钢梁节点核心区受力性能分析

建立了预制混凝土管组合柱-钢梁节点在往复荷载作用下受力性能分析的精细化有限元计算模型.根据已完成的6个"弱节点"试验结果,对比分析试验与模拟试件的破坏模式、梁端荷载-位移骨架曲线和特征点荷载,验证了有限元模型的准确性.研究了预制混凝土管组合柱-钢梁节点核心区受力全过程工作机理,并对各关键组件的应力、应变发展规律及其相互作用进行分析.通过有限元模型参数化分析,研究了轴压比、钢套箍厚度、钢套箍延伸高度、预制混凝土管强度及芯部混凝土强度等因素对节点承载力和变形能力的影响.分析结果表明:在梁端往复荷载作用下,钢套箍屈服"拉力带"和核心区混凝土"斜压杆"机构共同抵抗节点剪力;峰值荷载时钢套箍以刚体变形为主,极限荷载时钢套箍腹板大面积屈服;芯部混凝土、钢套箍与预制混凝土管之间界面接触相互作用力分布不均匀;轴压比、钢套箍厚度、预制混凝土管和芯部混凝土强度对节点承载力及变形能力影响较大,增大钢套箍厚度可以显著提高节点承载力及变形能力;钢套箍延伸高度增加可以提高节点变形能力,但对承载力影响不明显.建立了预制混凝土管组合柱-钢梁节点受剪计算模型,理论值与模拟值吻合较好且偏于安全.     

再生混凝土框架边节点抗震性能试验研究

通过2榀再生混凝土框架边节点试件在低周反复荷载作用下的试验,了解了再生混凝土框架边节点核心区剪切破坏和梁端弯曲破坏形态;得到反复荷载作用下节点核心区箍筋和梁端纵筋荷载-应变滞回曲线,以及核心区箍筋应力随荷载变化规律,运用ABAQUS软件建立了节点有限元模型,采用正反向单调加载的方法近似模拟试件的受力状况,2榀试件的混凝土以及钢筋应力数值计算结果与试验实测结果吻合较好,梁端极限荷载计算值与试验值相差在1.3％～10.3％之间.     

无腹筋RUHTCC梁抗剪性能试验研究

为了探究超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)的抗剪性能,以配筋率和剪跨比为参数,对跨中荷载作用下的6根钢筋增强UHTCC(RUHTCC)梁和4根钢筋混凝土(RC)对比梁进行了受弯试验.对比研究了RUHTCC梁的抗剪性能,包括裂缝扩展形态、荷载-挠度曲线、剪切开裂荷载、极限剪切能力以及剪切强度等.试验结果表明,随着配筋率的增大和剪跨比的减小,RUHTCC梁的破坏模式由弯剪破坏转变为剪压破坏,极限剪切承载能力逐渐增大.RUHTCC梁的极限剪切能力约为RC梁的2倍,平均抗剪强度约为UHTCC抗拉强度的0.86倍;RUHTCC梁表现出稳态的多条细密斜裂缝扩展模式,在正常使用极限状态下,其最大裂缝宽度低于0.1 mm.基于RUHTCC梁良好的裂缝控制能力以及较高的富余剪切承载能力,不需设置最小配箍率.     

贴CFRP加梁端加腋加固震损PC节点的抗震性能

为了研究震损装配式混凝土(PC)框架结构的加固方法,设计并完成了两个足尺平面PC框架中节点试件的拟静力预损试验,发现试件沿预制梁柱与节点核心区结合面处产生了水平、竖直剪切裂缝.根据PC节点的破坏模式,提出了外贴碳纤维复合材料(CFRP)加梁端加腋组合加固震损PC节点的加固方法.加固震损PC节点拟静力试验结果表明:该加固方法使梁端塑性铰区由紧邻节点核心区移至梁腋末端,且梁柱与节点核心区结合面未开裂.震损加固后节点GJ-1和GJ-2的累计耗能分别比完好节点J-1和J-2提高了88.1%和49.4%,承载能力分别提高了25.2%和67.8%,刚度分别提高了27%和34%.GJ-1和GJ-2的位移延性系数为J-1和J-2的100%和93.1%,说明震损节点加固后基本恢复到原PC节点的延性水平.外贴CFRP加梁端加腋组合加固法能提高震损PC框架结构的抗震性能.     

RC框架变梁变柱中节点抗裂性能试验

为了研究RC框架变梁变柱中节点的抗裂性能,进行了6个变梁变柱中节点试件在低周反复荷载作用下的拟静力试验,分析了节点核心区尺寸、轴压比等因素对异型中节点抗裂性能的影响.研究结果表明:异型节点初裂时斜裂缝主要出现在由小梁和上柱构成的小核心区,小核心区开裂荷载为极限荷载的50%~60%;抗裂性能较常规节点劣化,初裂阶段的剪力基本由小核心区混凝土承担,增大轴压比可以提高异型中节点的抗裂承载能力.提出的变梁变柱中节点抗裂承载力计算公式,可供结构工程设计时参考.     

钢骨钢管混凝土柱与钢梁空间节点抗震性能的非线性有限元分析

目的研究钢骨方钢管混凝土柱与钢梁空间节点的抗震性能,为工程应用和进一步理论研究提供参考.方法利用大型通用有限元分析软件ABAQUS研究钢骨方钢管混凝土柱-H型钢梁空间组合节点在不同的双向位移荷载加载比例、轴压比和钢骨强度下的抗震性能,通过有限元模拟,得到不同参数时梁端的荷载-位移曲线和骨架曲线;根据得到的曲线和数据,对节点的抗震性能进行深入分析.结果某方向的梁端位移荷载固定不变,随着与其垂直方向的梁端位移荷载逐渐增大时,节点的极限承载力下降,构件耗能性能变差;轴压比为0.2~0.5时,随着柱顶轴力的增加,节点梁端承载力并没有产生明显变化;当轴压比大于0.5时,节点的承载力和延性迅速下降;随着钢骨强度的提高,节点的受力性能增强,但并不明显.结论不同参数时钢骨方钢管混凝土柱-H型钢梁的滞回曲线均比较饱满,未出现明显的捏缩现象,表明节点能够有效地吸收地震能量,可广泛应用于实际工程中.     

矩形钢管混凝土树状节点受力分析

钢管混凝土树状节点是由钢管混凝土Y形柱与双十字形梁柱节点组合而成的复杂节点.采用ANSYS对该类节点进行非线性有限元计算分析.计算模型考虑材料,几何和接触非线性.粱端荷栽位移曲线以及滞回曲线与试验吻合较好,并能准确模拟出节点的破坏形态.分析有限元计算结果表明:梁端加劲肋使拉压应力能有效传递到内隔板,中间孔洞的存在对内隔板的传力影响较小,反复荷载作用下节点核心区混凝土对角区受压,对梁端压应力的传递有较大贡献.     

施工缺陷对RC框架梁柱节点受力性能的影响

通过建立带有箍筋缺失的施工缺陷的RC框架梁柱节点的数值分析模型,对比研究箍筋缺失对梁柱节点力学性能的影响.结果表明,在荷载作用下,无缺陷节点的应力主要集中于梁端部,而箍筋缺失节点的应力则向节点核心区集中;与无缺陷节点相比,箍筋缺失节点的横向变形显著增大,节点核心区的约束能力明显降低;通过对比力-位移关系曲线可知,箍筋缺失节点的承载能力有所减小.     

框架偏心节点反复荷载下的受力性能

通过8个框架节点的试验，研究了节点的受力性能：偏心节点偏心一侧核心区的开裂、通裂荷载比普通节点低，远离偏心一侧的开裂、通裂荷载比普通节点高；当节点都为粱端受弯破坏或都为核心区受剪破坏时，偏心节点的耗能能力小于非偏心节点；由于核心区箍筋及混凝土强度得到充分利用，偏心节点如果既发生梁端受弯破坏又发生核心区剪切破坏，则其耗能能力好于仅发生梁端受弯破坏的非偏心对比节点．推导了引入偏心距的节点有效宽度计算公式，并验证其在偏心节点的开裂、通裂剪力计算中的可行性．     

大震下钢框架梁柱节点调和变形机制与设计方法

为了提高钢框架结构的变形能力,进而改善其抗震性能,建立了钢框架结构梁端-节点区调和变形机制,通过增加节点区的剪切变形来降低对梁端的转动需求.首先采用通用非线性有限元软件MSC.Marc建立钢框架梁柱节点的有限元模型,对已有试验进行非线性有限元分析,有限元分析结果与试验结果吻合良好.在验证了有限元模型合理性的基础上,分析了不同参数条件下,层间位移角为0.04时钢框架梁柱节点的节点区剪切变形和梁端变形的关系,发现了影响梁端和节点区变形的关键参数.在此基础上提出了梁端-节点区调和变形的简化设计方法,为钢框架梁柱节点的抗震设计提供参考.     

后张无黏结装配式框架节点抗震承载力预测

为研究后张无黏结装配式框架梁柱节点的抗震性能,提出了一种节点骨架曲线上特征点的计算方法.首先,基于弹性梁的理论和刚体转动原理,详细分析了后张无黏结节点梁端位移的组成,并给出计算位移的通用公式.然后,根据梁端截面在不同临界点(开裂点、线性极限点、混凝土核心区压碎点)的受力特点,计算了各特征点对应的荷载.最后,根据后张无黏结角钢连接节点的转动特征以及角钢在反复拉压荷载下的恢复力模型,得到骨架曲线上特征点的简化计算公式.计算结果与低周往复荷载下节点试验结果吻合较好,由此证明了计算的合理性和正确性.结果表明,该计算方法基于合理的力学概念,可较为准确地预测节点骨架曲线,具有计算简便、适用性广的优点.     

外加强环式圆钢管混凝土柱-钢蜂窝梁节点骨架曲线影响因素分析

目的分析不同因素对外加强环式圆钢管混凝土柱-钢蜂窝梁节点荷载位移骨架曲线的影响,为合理设计该类节点提供依据.方法设计了参数不同的外加强环式圆钢管混凝土柱-钢蜂窝梁节点,采用有限元软件ABAQUS模拟这些节点在低周往复荷载作用下的受力过程,对比了各设计节点的荷载位移骨架曲线,模拟前采用已有试验数据对模拟方法进行验证.结果轴压比从0.2到0.4,骨架曲线仅在弹塑性下降段承载力略有明显变化,最大下降约15%;含钢率从0.063到0.132,梁柱线刚度比从0.2到0.33,骨架曲线变化明显,承载力最大分别增加71.6%和140%;加强环板宽度每增加20 mm,承载力提高约6%;开孔率从0到0.8,承载力最大降低约30%;孔间距从140 mm到260 mm,承载力最大提高约10%,梁端第一个开孔到柱的距离从150 mm到520 mm,承载力最大提高约15%.结论轴压比对外加强环式圆钢管混凝土柱-钢蜂窝梁节点荷载位移骨架曲线影响不明显;影响节点荷载位移骨架曲线的主要因素是含钢率和梁柱线刚度比;加强环板宽度对节点荷载位移骨架曲线影响不大;开孔率、孔间距、梁端第一个开孔到柱的距离对其荷载位移骨架曲线有一定影响,三者中开孔率影响最大、距离次之、孔间距最小.     

二层二跨预压装配式混凝土框架节点的抗震性能研究

文章通过一榀二层二跨预压装配式混凝土框架在低周反复荷载下的加载试验,得到了节点核心区位移-剪切角滞回曲线,了解了框架节点应力分布和剪切变形,探讨了节点剪力传递机理,分析了节点核心区的抗裂性能,推导出预压装配式框架节点的抗裂验算公式。研究表明,预压装配式框架节点核心区处于双向受压状态,具有良好的抗裂性能和抗震能力。     

单室箱梁考虑剪切与剪滞双重效应的挠曲函数

基于单室箱梁翼缘板选取最大剪切位移差函数为广义剪力滞位移函数,通过假定箱梁竖向变形由腹板剪切变形与翼板剪滞效应引起的位移,利用变形协调条件和能量变分法最小势能原理推导了特定边界和荷载条件下考虑剪切变形的单室箱梁的挠曲位移表达式。利用推导的挠曲微分方程计算了单室简支箱梁承受均布荷载作用下的挠度,对靠近梁端部采用挠度修正系数线性内插求解竖向变形,建立单室简支箱有限元分析模型;对比解析解和数值解。结果表明:剪切变形对简支单室箱梁承受均布荷载作用的挠度具有一定的影响;利用推导的公式能够快速、有效地计算简支单室箱梁承受均布荷载下剪切与剪滞双重效应的挠度;跨中挠度与数值解差6%,吻合良好。     

混凝土剪切力学性能试验研究

为探究混凝土剪切力学性能,设置单轴剪切和考虑轴压作用剪切力学试验,应用材料剪切试验机得到不同加载工况下混凝土破坏形态和剪切位移—荷载曲线,通过试验数据对比分析,主要得到以下结论:轴压作用使得平行剪切向混凝土侧面形成一定的斜裂缝,同时使得剪切位移—剪切荷载曲线存在荷载稳定阶段;随着轴压比的提高,混凝土剪切应力和剪切位移明显增大,并对其作用机理进行分析,研究结论对混凝土剪切力学性能的分析具有重要意义。     

门式刚架Г型节点有限元分析

利用ANSYS软件对三种节点进行了低周往复加载和单调加载的对比分析，三种节点包括梁柱常规螺栓端板竖放节点圆弧形整体式节点和圆弧形加腋螺栓端板竖放节点。其结果表明圆弧形整体式节点和加腋改造后的节点要比常规螺栓端板连接节点刚度大，极限承载力高。加腋可缓解节点域应力的过分集中，避免了节点域的脆性破坏。圆弧形整体式节点域为圆弧形，使得该节点受力流畅，加载到破坏阶段，节点域变形较小。圆弧形加腋节点具有便于螺栓安装，节点为栓焊连接，刚度大延性也较好。同时加腋构成了第二道防线，进一步防止了偶然荷载作用下试件脆性破坏的发生。圆弧形整体式节点和圆弧形加腋节点均以梁端位移过大作为破坏准则，这三种节点的对比研究对工程设计有较好的指导意义。对于常规螺栓端板连接节点其节点域剪切变形较大，易引起节点的脆性破坏。剪切变形加大了梁端位移，且由于节点刚度相对较小，节点域应力较为集中，发生了荷载作用下柱翼缘的屈服破坏。     

含圆钢管的方形叠合柱-钢梁节点拟静力试验和数值分析

为研究含圆钢管的方形叠合柱-钢梁连接节点的滞回性能:设计了以轴压比、楼板厚度为参数的3个柱顶施加轴向恒力、梁端施加竖向反复荷载的节点拟静力试验;研究了节点的破坏过程和破坏模态;分析了反复荷载对试件刚度、延性的影响规律;在试验的基础上,利用有限元软件ABAQUS对节点进行数值模拟;选取典型节点试件模拟了破坏过程,并进行了参数分析。计算得到的试件破坏模态和滞回曲线同试验结果总体上吻合良好,结果表明:较大的轴压力限制了节点核心区初始裂缝的出现时间与宽度;不带楼板试件和带楼板试件的破坏模式分别为梁端受弯-节点核心区受剪破坏和柱端压弯-节点核心区受剪破坏;该类节点滞回关系曲线均较饱满,耗能能力强,具有良好的抗震性能。     

后浇UHTCC既有混凝土复合梁弯曲疲劳性能试验研究

为研究疲劳荷载作用下超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)对混凝土的增强作用,将UHTCC外浇层作为保护层,对既有着混凝土梁体一侧浇注UHTCC而制成的UHTCC/混凝土复合梁(UC复合梁)进行三点弯曲疲劳加载试验.实验结果表明:在疲劳荷载作用下,UC梁截面变形符合平截面假定;UHTCC层产生若干条可见裂缝,其数目随应力水平的下降而减少,混凝土层裂缝数目为1～3;复合梁随荷载循环的疲劳变形曲线表现出延性特征,呈现三阶段发展,变形能力随应力水平的下降而降低;在高周疲劳情况下,复合梁S-N双对数疲劳曲线线性良好.由此表明,利用超高韧性水泥基复合材料作为保护层能分散既有混凝土的表面裂缝,提高复合梁的变形能力和寿命.