钢筋混凝土异形柱抗扭性能的数值模拟

基于有限元软件ANSYS,建立压扭作用下钢筋混凝土异形柱抗扭性能的数值分析模型,并对压扭作用下9根异形柱的抗扭性能试验进行数值模拟分析.通过反复试算,提出混凝土异形柱压扭性能数值模拟的模型分析参数,分析轴压比对不同截面形状和尺寸的钢筋混凝土异形柱的开裂扭矩和极限扭矩的影响规律.研究结果表明:数值模型对异形柱的开裂扭矩和极限扭矩预测较准,但对扭矩-扭转角全过程曲线的预测还有待进一步改进;不同截面形状和尺寸的混凝土异形柱的开裂扭矩和极限扭矩随着轴压比的增大均近似呈直线增加,但当轴压比超过0.6时,异形柱的开裂扭矩和极限扭矩反将降低;随着轴压比的增大,异形柱从开裂扭矩发展到极限扭矩的过程缩短.     

压扭作用下混凝土异形柱的抗扭性能

为考察轴压比、截面形状、配筋情况对异形柱抗扭性能的影响,对9根混凝土异形柱在压力和扭矩共同作用下抗扭性能进行研究。试验结果表明:轴压比对钢筋混凝土异形柱的抗扭性能影响较大,异形柱的开裂扭矩和极限扭矩随轴压比的增加而增大。轴压比为0.189和0.314的L形柱的开裂扭矩较轴压比为0.063的提高了23.7%和74.0%,极限扭矩提高了14.2%和38.7%。轴压比为0.314的T形柱的开裂扭矩和极限扭矩较轴压比为0.189的分别提高了71.0%和16.0%。配置钢筋能显著提高素混凝土异形柱的开裂扭矩、极限扭矩和极限扭转角。轴压比为0.189的配筋L形柱、T形柱和十字形柱较相应的素混凝土异形柱的开裂扭矩分别提高了40.8%,18.9%和26.2%;极限扭矩分别提高了102.0%,106.1%和63.9%;极限扭转角分别提高了486.1%,469.4%和494.0%。轴压比、横截面面积和配筋率均相同时,异形柱的开裂扭矩从大到小依次为L形柱,T形柱,十字形柱。十字形柱和T形柱的极限扭转角较L形柱大34.6%~44.3%。     

HRB600E高强钢筋混凝土柱抗震性能及恢复力特性

为研究HRB600E高强钢筋混凝土柱抗震性能,对6根配置HRB600E高强钢筋与1根配置HRB400E普通钢筋的正方形截面混凝土柱进行低周往复荷载试验.研究轴压比、箍筋间距、纵筋强度和纵筋配筋率对高强钢筋混凝土柱抗震性能的影响,建立HRB600E高强钢筋混凝土柱恢复力模型.研究结果表明：配置HRB600E高强钢筋混凝土柱的滞回性能、变形能力与耗能能力良好;轴压比增大,试件延性降低,承载力与耗能能力提升;减小箍筋间距,试件变形能力与耗能能力增强;增大纵筋配筋率,试件承载力提升,耗能能力与延性降低;建立的HRB600E高强钢筋混凝土柱三线型恢复力模型与试验结果吻合较好,为工程结构弹塑性分析提供参考.     

玄武岩纤维复材筋海水海砂混凝土短柱轴压性能

为解决沿海地区或岛礁建设中钢筋混凝土结构耐久性不足的问题,同时推动海水海砂资源的有效利用,开展了玄武岩纤维复合材料筋增强海水海砂混凝土（BFRP-SSC）短柱轴压性能研究. 研究了纵筋配筋率和箍筋间距对试件轴压性能的影响. 结果表明：BFRP-SSC短柱在加载过程中随着混凝土被压碎、箍筋发生断裂而破坏,表现为较脆性的破坏形式. 增加纵筋配筋率可以增加试件的极限承载力,而配箍率对极限承载力影响不明显,同时减小箍筋间距可以增加其延性. 对比了国内外纤维增强复合材料（FRP）筋混凝土柱承载力计算方法,BFRP-SSC短柱承载力的计算应当考虑BFRP纵筋的贡献. 本文结果可以为BFRP-SSC短柱的设计和应用提供数据支撑和理论依据.     

超高性能混凝土剪力墙抗剪承载力分析

对超高性能混凝土UHPC(Ultra-High Performance Concrete)剪力墙在单向水平荷载作用下的受力过程进行了非线性有限元分析.重点分析了轴压比、剪跨比、暗柱纵筋配筋率、暗柱箍筋配箍率、分布钢筋配筋率等因素对UHPC剪力墙抗剪承载力的影响.结果表明:UHPC混凝土剪力墙抗剪承载力高,延性较好,值得在工程领域应用.随着轴压比的增大,承载力先增大后减小,延性大幅下降,应该严格控制轴压比;随着剪跨比增大,破坏形态发生变化,承载力减小;随着暗柱纵筋配筋率的增大,承载力增大;暗柱箍筋体积配箍率及分布钢筋的增大对承载力的影响不很明显.     

钢筋混凝土板式构件抗扭机理分析

钢筋混凝土翼板是钢混凝土组合梁的重要组合部分,对组合梁、特别是开口截面组合梁的抗扭贡献很大。对4块钢筋混凝土板式构件进行了纯扭试验。采用变角软化桁架模型,研究了该类构件抵抗纯扭作用的机理。假设纯扭箱梁壁内的剪力流中心线位于有效壁厚中间,并根据有效壁厚定义纵筋和箍筋的配筋率,会低估板式构件的抗扭承载力。假设剪力流中心线与混凝土斜压杆的压应力合力作用线重合,并重新定义相关的配筋率。计算值与试验值吻合良好。在比较已有方法的基础上,回归得到了板式构件极限扭矩公式。     

周期反复荷载下L型截面柱的试验研究

本文通过对十二根试件的试验，研究了轴压比、箍筋的配筋率、纵筋的配筋率对Ｌ型截面柱子的破坏形态、滞回曲线和延性的影响。本文把单调加载的钢筋混凝土压弯构件承载力的计算结果与本文的试验结果作了比较。证明用单调加载的钢筋混凝土压弯构件承载力计算方法来计算反复荷载作用下的钢筋混凝土压弯构件的承载力是安全的。     

活性粉末混凝土(RPC)梁柱节点抗震性能非线性有限元分析

为了研究活性粉末混凝土(RPC)梁柱节点的抗震性能,本文运用有限元软件ABAQUS,对22个RPC梁柱节点进行分析,得到各节点的滞回曲线和骨架曲线,研究柱端轴压比、节点核芯区箍筋配筋率和梁、柱纵筋配筋率对RPC梁柱节点的滞回特性、延性、承载力等抗震性能的影响规律.研究发现,RPC梁柱节点与高强混凝土梁柱节点受力变化规律基本一致.随着轴压比的增加,RPC梁柱节点延性显著下降,当轴压比低于0.6时,构件极限承载力随轴压比增加而增加,当轴压比高于0.6时,构件极限承载力开始呈现下降趋势;随着节点核芯箍筋配筋率的增加,延缓了构件强度与刚度的退化,并使构件的延性、极限承载力有所提升,当节点核芯配箍率低于1.01%时,构件的承载能力和塑形变形能力较差;随着梁、柱纵筋配筋率的增加,构件极限承载力及延性有所提升.     

压弯剪扭钢筋混凝土T形截面柱抗震性能试验研究

为研究钢筋混凝土T形截面柱在压弯剪扭复合受力下的抗震性能,以轴压比、扭弯比与肢高肢厚比为变化参数,设计了6根钢筋混凝土T形截面柱试件进行恒定轴压下弯剪扭低周反复加载试验.观察了试件的破坏过程及形态,获取了其扭矩-扭转角滞回曲线和荷载-位移滞回曲线.基于试验数据,分析了不同变化参数对该类T形柱抗震性能指标的影响.结果表明：随着扭弯比的增大,钢筋混凝土T形截面柱的破坏形态表现为弯曲、弯扭和扭转剪切破坏;n=0.36与n=0.3相比,构件的抗扭与抗弯延性分别提高了31%与63%;γ=0.08～0.21时,随着扭弯比增大,试件的抗扭承载力与极限扭转角均有所增大,幅度分别为34%～52%与35%～58%,转角延性系数增大,幅度为24%～38%;ξ=2.5～3.0范围内,肢高肢厚比越小,T形柱的各项抗弯和抗扭承载力指标虽然降低,但提高了扭转和水平位移延性系数;试件的耗能能力主要取决于弯剪耗能能力;增大轴压比与扭弯比都会加快T形柱的扭转及侧移刚度退化;试件的受扭强度退化系数在0.80～0.98之间,受弯强度退化系数在0.75～1.00之间.     

配筋率对爆炸荷载作用下混凝土异形柱柱中截面最大位移的影响

利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立3种不同截面(L形截面、T形截面、十字形截面)的混凝土异形柱有限元模型.分析了爆炸荷载作用下,改变钢筋体积配箍率与纵筋配筋率对柱中截面最大位移的影响.通过分析可以知道,体积配箍率对异形柱柱中截面最大位移的影响大于纵筋配筋率.L形截面异形柱构件抗爆性能优于其他2种截面.     

碳纤维增强钢筋混凝土框架柱的界限轴压比和延性分析

以新抗震设计规范为依据，分析并推导出碳纤维增强钢筋混凝土框架柱截面在界限破坏条件下的轴压比，研究了纵筋、箍筋和碳纤维布对柱轴压比限值和延性限值的影响。研究结果表明，纵筋等级越高，界限轴压比越小；箍筋和碳纤维布的体积配箍率越大，界限轴压比越大；现有公式不适用于约束混凝土柱在高轴压比下发生大偏心受压破坏时位移延性比的计算，因此对高轴压比下约束混凝土柱的延性性能需要进一步研究。     

地铁车站站台柱抗爆性能及其优化设计

地铁车站的整体抗爆安全性能与其站台柱抗爆能力的大小密切相关.为此,从截面选择、轴压比的确定、箍筋形式及配筋率等方面对站台柱的抗爆性能进行了系统研究,并提出优化设计方法.研究结果表明:在对地铁车站站台柱进行抗爆设计时,截面形状宜采用圆形;增大箍筋直径或提高纵筋配筋率都不能显著提高钢筋混凝土柱抗爆性能,减小箍筋间距对提高柱子的抗爆能力具有明显的效果;针对圆柱提出改善其抗爆性能的箍筋配置方法;提出了站台柱合理安全防护距离的概念,并针对典型地铁车站给出建议值.     

基于截面条带法的高强混凝土柱的滞回性能的分析

为了研究高强混凝土柱的滞回性能，采用了一种更简便实用的分析方法——截面条带法，并根据截面条带法编制了计算高强混凝土柱的荷载-位移（P-△）滞回曲线的计算程序，其数值计算结果与实验结果吻合良好，利用该计算程序，笔者分析了配有高强钢筋的高强混凝土柱中，混凝土强度、轴压比、配箍率、箍筋强度等级及间距、纵向钢筋配筋率及强度等级等参数对柱的滞回曲线的影响，为进一步研究高强钢筋作柱的纵筋和高强钢筋作柱的横向约束钢筋对钢筋混凝土柱延性的影响提供了良好的条件。     

钢筋混凝土异形柱轴压比限值研究

根据《混凝土结构设计规范》关于正截面承载力计算原理，对L形、T形和十字形截面柱的轴压比限值进行了数值计算分析，得出了不同截面形状、不同纵向配筋率和不同和轴角度时的轴压比限值随含箍特征值的变化规律。提出对于T形柱和L形柱，目前按规范规定的轴压比限值或广东省标准规定的轴压比限值进行异形柱抗震设计，是偏于不安全的；按天津市标准进行异形柱抗震设计，其可靠度需进一步研究。十字形截面柱配筋基本均匀布置，平衡破坏时轴压比较矩形截面情形略有提高，采用规范规定的矩形柱轴压比限值是可行的，并且柱的延性比矩形柱的有所提高。     

劲性钢管混凝土组合柱轴压性能试验研究

采用15MN大型长柱压力试验机对10根劲性钢管混凝土组合柱试件进行轴心受压试验，在试验现象和数据分析的基础上，研究劲性钢管混凝土组合柱的轴压力学性能，分析柱的钢管（骨）含钢率，纵筋配筋率，配箍率及截面形式等因素对组合柱轴压性能的影响，研究结果表明外包钢筋混凝土能够与核心钢管混凝土共同工作，柱的钢管（骨）含钢率，纵筋配筋率，配箍率及截面形式等因素对柱的轴压性能的显著的影响。     

碳纤维布加固钢筋混凝土柱的弯矩-曲率关系分析

编制了碳纤维布加固钢筋混凝土柱截面的弯矩-曲率关系分析程序,并采用该程序探讨了多种工况下碳纤维布配箍特征值、轴压比、截面尺寸、箍筋配箍特征值、纵筋配筋率和混凝土强度等参数对碳纤维布加固钢筋混凝土柱截面的弯矩-曲率关系的影响．在此基础上,提出了截面弯矩-曲率关系三折线模型中各无量纲特征参数的确定方法．结果表明,所提出的的截面弯矩-曲率关系三折线模型中,各无量纲特征参数的统计回归公式具有较好的精度．     

配置高延性不锈钢钢筋混凝土柱抗震性能试验研究

进行了6个配置高强度、低弹性模量、高延性的不锈钢钢筋混凝土柱的拟静力试验,并与普通钢筋柱对比,研究其破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、位移延性等抗震性能和承载力,并分析轴压比和纵筋配筋率的影响。结果表明:不锈钢试件均发生柱根部正截面压弯破坏;其滞回曲线与普通钢筋试件的相似,但耗能能力更好;不锈钢试件的位移延性系数比普通钢筋试件的略低,但其屈服位移和极限位移分别比普通钢筋试件的大21%～24%和2%～19%;不锈钢试件的受弯承载力计算值和试验值之比与普通钢筋试件的相近,平均为0.79,具有一定的安全储备;当箍筋间距大于100mm时,其约束作用对试件承载力的提高不明显。     

钢筋混凝土Z形柱轴压比限值的研究

对现有规程没有具体技术规定的Z形柱轴压比限值进行研究.基于平截面假设和异形柱轴压比限值大小偏压界限理论法,利用简便快捷的截面高斯积分计算Z形柱轴压比限值,分析了荷载角、截面尺寸、混凝土强度、配筋率等因素对Z形柱轴压比限值的影响.结论表明:荷载角对Z形柱轴压比限值影响明显,最不利荷载角为135°和315°;在最不利荷载角作用下,轴压比限值随混凝土强度增加有一定提高,轴压比限值随肢长厚比增加略有提高,纵筋配筋率变化对轴压比限值几乎没有影响.     

周期反复荷载下高强混凝土压弯构件抗震性能的试验研究

本文是关于高强混凝土压弯构件在低周反复荷载作用下抗震性能的试验研究．通过对１０个“⊥”形试件在固定轴向荷载和水平周期反复荷载作用下的试验，主要研究了强度等级为Ｃ８０级的高强混凝土柱箍筋加密区的受力性能．试验的主要参变量为轴压比、含箍特征值和混凝土保护层厚度．试验考察了构件的破坏形态，对柱加密区的箍筋应变、纵筋应变、纵筋锚固粘结滑移及截面曲率等进行了量测和分析；研究了轴压比、含箍特征值等对高强混凝土柱延性性能的影响；详细分析了箍筋的约束作用和高轴压比对构件延性的作用情况；给出了位移延性比和极限位移转角的经验公式以及相应不同抗震等级和不同轴压比下的最小含箍特征的建议值；分析了混凝土保护层与截面面积比对构件延性试验结果的影响．根据不同计算方法对试件的正截面强度进行了计算与对比分析；讨论了箍筋及底梁的约束对高强混凝土压弯构件正截面强度的影响     

典型受火方式下等肢T形柱的耐火性能

利用高温下钢筋混凝土柱基于虚梁法的数值模拟程序RCSSCF,分析轴压比、计算长度、截面尺寸、荷载偏心率、配筋率和荷载角等参数对ISO 834标准升温过程下典型受火方式钢筋混凝土T形柱耐火性能的影响规律.通过15 552种工况下T形柱的高温反应分析和计算,定量给出3种受火方式下钢筋混凝土T形柱耐火极限的实用计算方法.研究结果表明,严格控制轴压比是提高典型受火方式下T形柱耐火性能的有效措施;典型受火方式下,T形柱的耐火极限随计算长度的增加而线性减小;荷载角对典型受火方式下T形柱的耐火极限影响较大.