二次受力下钢筋RPC外包型钢梁的受弯性能

为探究新型材料对钢结构性能的增强效果,通过外包钢筋活性粉末混凝土（RPC）对受荷状态下的型钢梁进行加固并分析其受弯性能。通过二次受力下的抗弯试验,分析了钢筋RPC外包型钢梁的破坏过程和初始荷载、RPC强度、型钢强度对梁抗弯承载力的影响,并对试验结果进行了有限元模拟验证。结果表明：在不同参数影响下,外包钢筋RPC增强后的型钢梁与纯钢梁相比抗弯承载力提高17~2倍,破坏过程表现出良好的延性;受力过程中型钢与RPC界面未发生黏结破坏,两者能够共同工作;钢筋RPC外包型钢梁的极限承载力随初始荷载的增大而减小,随RPC强度和型钢强度增大而增大。根据试验结果,提出了二次受力下钢筋RPC外包型钢梁受弯承载力计算公式以及RPC强度折减公式,试验值、计算值和模拟值三者吻合良好。     

型钢混凝土T形柱框架节点恢复力模型研究

为研究型钢混凝土T形柱框架节点的地震破坏耗能机理,通过已获取的9个型钢混凝土T形柱-混凝土梁平面节点和9个型钢混凝土T形柱-钢梁空间节点的低周反复加载试验成果,提出了以屈服点、峰值点和破坏点为特征点并考虑刚度退化的三折线型骨架曲线模型,给出了基于试验参数的特征点值计算方法;根据试验获取的滞回特性,简化了不同配钢形式型钢混凝土T形柱框架节点的滞回环;通过引入基于损伤的循环退化指数对节点在反复荷载作用下的屈服荷载、最大荷载、卸载刚度以及再加载刚度等力学性能指标进行了退化描述,并建立了基于损伤效应的型钢混凝土T形柱框架节点的恢复力模型.结合试验成果,对恢复力模型的有效性进行了验证.研究结果表明:该恢复力模型可较好地预测型钢混凝土T形柱框架节点在反复荷载作用下的滞回性能,其成果可为此类子结构在地震作用下的弹塑性时程分析提供有效的理论支撑.     

高铁站房型钢混凝土梁疲劳性能试验研究

鉴于型钢混凝土(SRC)梁在高铁站房应用的需要,对3根尺度和构造细节与实际工程一致的H型钢混凝土梁进行了基于设计荷载的静力试验和200万次的疲劳试验.在此基础上,继续进行了增大荷载幅的疲劳试验.介绍了SRC梁试件、加载和测试等方案以及试验结果,比较了静力加载和疲劳加载阶段的结构性能,阐述了SRC梁疲劳裂纹萌生和扩展的破坏特点.研究表明:在设计荷载静力作用和200万次循环作用下,SRC梁保持完好,处在弹性阶段,混凝土表面最大裂缝宽度不超过0.2 mm;增大荷载幅之后,这些SRC梁又经历了31～146万次寿命后发生疲劳破坏;疲劳破坏之前,SRC梁各组件协同工作良好,应变分布符合平截面假定;疲劳破坏起源于H型钢受拉翼缘与腹板的焊接部位,焊接H型钢梁的疲劳性能对整个SRC梁的疲劳强度起着十分关键的作用.最后提出了改善SRC梁疲劳强度的建议和未来需进一步研究的工作.     

水平荷载作用下冷弯薄壁型钢剪力墙的失效机制与设计方法

为研究水平荷载作用下冷弯薄壁型钢剪力墙的失效机制和设计方法,对6片冷弯薄壁型钢剪力墙的足尺试件进行低周反复加载试验,分析了墙体高宽比、墙面蒙皮板配置和边龙骨配置对剪力墙的破坏机理、抗侧刚度、承载力、滞回性能和延性性能的影响.试验结果表明,冷弯薄壁型钢剪力墙在水平荷载作用下的破坏模式可分为剪切破坏和弯曲破坏2类.墙体高宽比、抗剪能力与抗弯能力的强弱配置关系是影响墙体破坏机制的2个重要因素.冷弯薄壁型钢剪力墙的抗侧刚度和承载力能力随着边龙骨配置的增强而增大,随着高宽比的增大而减小.针对抗震性能等级为性能Ⅲ和性能Ⅳ的冷弯薄壁型钢剪力墙,建议进行强弯弱剪设计,放大系数取1.1,以确保剪力墙在地震作用下具备良好的延性.     

钢框架梁抗火承载力的有限元分析

为深入了解火灾下钢框架梁的破坏模式和各种因素对其抗火承栽力的影响，采用有限元法对工字形钢框架梁在不同荷载、不同约束下的极限承载力进行了理论计算，同时时平面框架进行了热一结构耦合计算．结果表明：钢框架中工字钢梁在火灾下的破坏模式为下翼缘侧移失稳，初始几何缺陷时刚接工字钢梁和简支工字钢梁的极限温度影响很小；受火梁由于梁的变形产生悬链力，会抵消一部分温度应力，且刚接梁在粱端部产生的局部屈曲进一步削弱了温度应力的影响；荷载较大时刚接梁的极限温度和耐火时间比简支梁高，且荷载时刚接梁的极限温度和耐火时间影响较小，对简支梁影响较大；粱柱节点是钢框架抗火的薄弱环节，火灾发生后非受火构件的内力也会发生较大的变化．     

端钩型钢纤维混凝土简支梁受弯承载力试验

为改善普通钢筋混凝土梁自重大、易开裂、承载力低等缺点，在混凝土中常加入钢纤维，端钩型钢纤维，作为常见的一种高性能钢纤维得到广泛关注，国内外学者针对端钩型钢纤维混凝土的基本力学性能开展了较多研究，而对端钩型钢纤维混凝土受弯构件的正截面受力性能有待深入研究。为研究端钩型钢纤维混凝土简支梁受弯性能，制作了四根端钩型钢纤维混凝土梁及一根普通混凝土梁，对其进行受弯性能试验，根据试验得到的破坏形态、承载力、荷载-挠度曲线、荷载-应变曲线，分析端钩型钢纤维体积掺量对试件受弯承载力及破坏形态的影响。研究结果表明：端钩型钢纤维混凝土简支梁与一般混凝土简支梁受弯过程类似，均经历了弹性、开裂、带裂缝工作、破坏四个阶段；端钩型钢纤维混凝土简支梁与一般混凝土简支梁受弯过程均基本符合“平截面假定”；端钩型钢纤维限制了裂缝的产生和发展，使得纤维混凝土梁变形能力增强；与一般混凝土梁相比，端钩型钢纤维混凝土梁抗裂性及极限承载力得到提高，且构件承载力与钢纤维体积掺量基本呈现正相关；基于试验数据，对现行规范中开裂弯矩及极限承载力计算公式进行优化，开裂弯矩方面考虑对截面抵抗矩塑性影响系数进行修正，极限承载力方面引入纤维混凝土正截面承载力影响系数ζ，经修正计算值可较好吻合试验值。     

均布荷载下型钢混凝土简支梁的滑移位移计算

在型钢混凝土粘结滑移的实验研究基础上,对均布荷载形式下型钢混凝土粘结滑移的分布规律进行了分析.由弹性力学理论,推导了型钢混凝土简支梁在均布荷载作用下滑移位移的函数关系式,并进行了数值计算与分析.计算表明,构件中型钢与混凝土界面的相对滑移的基本特征,与相关试验结论相一致.研究结果可以用来描述型钢混凝土界面的相对滑移规律,同时为研究型钢混凝土构件粘结滑移本构关系奠定理论基础.     

爆炸荷载作用下焊接工字钢梁的动力响应及破坏模式分析

目的分析焊接工字形钢梁在爆炸荷载作用下破坏模式及影响动力响应的主要因素,为钢梁抗爆设计提供建议.方法采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA,基于流固耦合的方法对钢梁的动力响应及破坏进行数值分析.结果在不同的爆炸荷载作用下,钢梁可能发生剪切破坏、弯剪联合破坏和翼缘屈曲破坏3种破坏模式;增高腹板高度可以有效地控制钢梁在爆炸荷载作用下的跨中最大位移,效果次之的是增加翼缘板厚度和腹板厚度,效果最差的是增加翼缘板宽度.结论钢梁的破坏模式与比例距离有关.随着比例距离增大,钢梁的破坏模式由剪切破坏模式转变为翼缘屈曲破坏模式.增大梁截面高度,能有效地提高钢梁的抗爆承载力.     

火灾下钢筋混凝土梁桥高温场形变分析

利用数值模拟程序分析了火灾高温下钢筋混凝土矩形截面简支梁任意时刻的温度场分布,研究了保护层厚度、荷载等级对火灾下的钢筋混凝土简支梁高温场时程形变的影响规律,建立了钢筋和混凝土的内力积分模型,以等比数列推导了非线性加速迭代方程.研究表明:截面温度分布与测点至梁体表面距离相关;保护层厚度对钢筋混凝土简支梁跨中挠度影响较大;火灾场钢筋混凝土简支梁跨中挠度时程曲线随荷载等级的增加呈非线性增长趋势,挠度时程曲线增大的程度随保护层厚度增加而减小;增加混凝土保护层厚度,可有效提高火灾场钢筋混凝土梁桥的耐火极限,控制其变形.     

考虑蠕变的约束钢梁抗火性能分析方法

高温和荷载共同作用下钢材产生明显的蠕变变形,对钢结构在火灾下的变形和受力性能产生较大的影响。在约束钢梁抗火性能分析中考虑蠕变的影响,引入钢材的高温蠕变模型,通过考虑蠕变产生的钢梁截面应变,建立考虑钢材高温蠕变影响的约束钢梁分析理论,并利用MATAB编写了计算机程序。采用该程序计算了火灾下约束钢梁的约束轴力和跨中挠度,计算结果和试验数据吻合较好。采用验证后的程序进一步分析了蠕变对简支钢梁和约束钢梁抗火性能的影响。研究表明:提出的分析方法可以准确考虑蠕变对钢梁抗火性能的影响;蠕变效应对简支钢梁耐火极限影响较小,而对约束钢梁影响较大。     

简支钢梁在火灾下结构响应的分析及验证

采用有限元方法,模拟了H型简支钢梁在火灾下的结构响应,得到了瞬态温度场分布和梁挠度、转角和轴向变形的瞬态变化曲线,与试验结果比较,二者吻合,表明该方法正确可行,能够准确地预测梁出现屈曲失效的温度和时间,为火灾下钢结构的力学特性分析提供了一条行之有效的方法.本文还进一步分析了不同载荷对火灾中梁结构性能的影响.     

配筋钢管混凝土柱抗火性能试验研究

为了提高钢管混凝土柱的抗火性能,在钢管混凝土柱中配置纵向钢筋和箍筋.对3根配筋钢管混凝土柱和1根钢管混凝土柱在恒定轴压荷载、两端简支条件下进行了火灾行为的试验研究.研究了配筋钢管混凝土柱的火灾反应、变形和破坏过程,测量了钢管混凝土柱截面温度场,并分析了钢管和配筋对钢管混凝土柱抗火性能的影响.试验表明,试验柱的破坏形态都是弯曲型,高温下配筋钢管混凝土的钢管退出工作后,由内部的钢筋混凝土圆柱承受荷载,其耐火极限比不配筋的钢管混凝土柱大得多,并且纵向钢筋数量多的配筋钢管混凝土柱,其耐火极限比配筋少的要大.对试验结果分析表明,耐火极限的计算值和试验值符合较好.     

高温下/后钢筋混凝土梁抗冲击性能:细观分析

冲击(或爆炸)和火灾往往伴随发生并威胁工程结构的使用安全,高温和高应变率对钢筋混凝土(RC)结构的耦合作用引起了研究者的广泛关注.本文结合混凝土细观非均质性,考虑钢筋和混凝土材料的应变率增强效应及高温退化效应,同时考虑钢筋与混凝土间的黏结-滑移行为,建立了RC梁抗火抗冲击性能研究的细观数值模型.与室温下落锤冲击试验结果对比,验证了细观数值模型的合理性,进而比较分析了高温下及高温后RC梁在冲击作用下的力学响应,揭示了RC梁的破坏模式与失效机制.结果表明:建立的细观数值模型能够有效描述RC梁在高温和冲击荷载联合作用下的破坏模式;相同受火时间,高温下RC梁表现出比高温后RC梁更为严重的破坏,且随受火时间的增加,差异逐渐扩大.     

火灾高温下钢框架承载力及等效荷载分析

基于对火灾场钢结构框架梁极限抗弯、抗剪承载力和框架柱承载能力及稳定性的变化分析,提出采用等效楼面活荷载的增大来描述火灾高温对钢结构框架极限承载能力的削弱.建立火灾高温作用下钢结构框架梁极限抗剪承载力,框架柱承载能力和平面内、外稳定性以及结构等效楼面活荷载的计算表达式.通过具体算例分析火灾条件下,具有不同保护层厚度的钢框架梁、柱极限承载力以及结构等效楼面活荷载的变化规律,并将等效楼面活荷载计算方法与现有计算方法进行实例对比分析.分析结果表明:对于火灾高温作用下具有不同保护涂层厚度的钢结构框架,可根据火灾的燃烧时间和结构构件温度的变化,采用不同的等效楼面活荷载来分析火灾高温对结构受力性能的影响,简化结构的受力计算,判断其极限承载能力的变化.     

高温下钢筋混凝土异形柱空间框架的试验研究

开展了3榀足尺钢筋混凝土异形柱空间框架在ISO834标准升温过程下的明火试验,考察了荷载水平和梁柱刚度比对框架破坏形态、关键部位变形历程,以及耐火极限的影响。主要的试验结果表明：（1）破坏阶段框架梁呈现出类似悬链索的受力形态;（2）框架节点不同方向水平线位移和转角的大小与该方向相邻框架梁的轴向膨胀量密切相关;（3）总竖向荷载对框架耐火极限影响显著,而梁柱刚度比却对框架耐火极限影响不大。从结构层次进行抗火研究,可以更全面地把握结构及其各组成部分的火灾行为。     

冷轧带肋钢筋混凝土受弯构件疲劳性能的试验研究

对不同配筋率的冷轧带肋钢筋混凝土简支标准梁 (5 5 0mm× 1 5 0mm× 1 5 0mm)进行了等幅疲劳荷载试验研究 ,疲劳试验试件 60根 ,试件配筋率分别为 0 % ,0 2 9% ,0 487% ,0 93 4%和1 946% .这批试件的疲劳破坏形式为 :折断破坏、弯拉破坏和剪压破坏 .针对不同的疲劳破坏形式 ,分析了产生不同破坏形式的原因 ,提出了界限配筋率的概念 .受弯构件适当配置冷轧带肋钢筋不仅具有良好的抗裂性能和延性 ,而且其疲劳寿命也有显著的提高 .提出了考虑不同配筋率影响的、可供配筋混凝土路面设计参考的疲劳方程     

碳纤维布抗弯加固钢筋混凝土梁的耐火性能试验研究

通过一根未加固钢筋混凝土梁,以及五根碳纤维布抗弯加固钢筋混凝土梁的三面受火试验,探讨不同厚度的厚涂型防火涂料、不同荷载比、不同碳纤维布加固量等因素对碳纤维布抗弯加固钢筋混凝土梁耐火性能的影响。结果表明：高温下该类构件的破坏形态大致可分为受弯破坏和弯剪破坏两类,常温下发生弯曲破坏的加固构件有可能在高温下出现破坏形态的转变;虽然加固构件所承受的荷载明显大于未加固构件,前者由于防火涂料的保护,其耐火极限仍大于后者。只要科学合理地设置防火保护层,碳纤维布抗弯加固钢筋混凝土梁的耐火性能完全能够满足实际工程需要。     

火灾作用下长期服役与新浇筑混凝土梁爆裂性能比较

对比分析了新浇筑钢筋混凝土梁和长期服役的钢筋混凝土梁火灾破坏特征和力学行为。试验采用恒载升温模式,并使用孔隙压力测量装置和非接触式光学应变采集仪获取了火灾下梁试件的孔隙压力、位移和应变发展等相关数据。试验结果表明,新浇筑钢筋混凝土梁的爆裂程度取决于混凝土含水量。由于环境作用,长期服役的钢筋混凝土梁含水量较低,其爆裂程度远小于新浇筑试件。然而,自然碳化造成长期服役钢筋混凝土梁强度降低,且存在较多微细裂缝,导致内部钢筋在火灾高温下失去隔热保护,从而使受力钢筋高温失效,混凝土梁发生脆性开裂。另外,在火灾高温和拉应力共同作用下,钢筋混凝土梁爆裂时机提前,而孔隙水压力峰值相应降低。     

AFRP筋混凝土梁受弯承载能力试验研究与理论分析

进行了7根配置芳纶纤维(AFRP)筋或钢绞线的有粘结简支梁受弯承载能力试验,分析了构件的开裂荷载与极限承载能力,考察了平截面假定及AFRP筋灌浆效果.试验研究与理论分析表明:有粘结AFRP筋梁的受载全过程可分为从加载到混凝土开裂,再到非预应力筋屈服,最终达到极限承载力这3个阶段;AFRP筋梁在破坏前的截面转角和变形很大,有明显预兆;AFRP筋梁在开裂前的力学性能与传统混凝土梁没有差别,但其第一类破坏形式(适筋破坏)的极限承载能力计算方法与传统混凝土梁不同.根据截面受力平衡条件和平截面假定推导了该破坏形式的承载力计算方法,且计算值与试验值吻合较好.