特征参数对高速铁路桥墩抗剪性能的影响研究

为了研究特征参数对高铁桥墩抗剪性能的影响特征及规律,以PEER数据库中墩柱为原型,基于OpenSEES平台分别建立了考虑弯剪耦合效应和弹性剪切效应的精细化墩柱模型.经对比验证发现:对于可能发生脆性破坏的墩柱,墩柱的弯剪耦合效应对模拟结果有决定性影响.以京沪高铁某连续梁桥桥墩为对象,建立考虑弯剪耦合效应的精细化分析模型,分析了特征参数对高铁桥墩抗剪性能的影响,结果表明:纵筋率对高铁桥墩抗剪承载力的影响最大,剪跨比次之,轴压比的影响最小;纵筋率的增大使桥墩抗剪承载力最大增加了292%,延性水平降低;随着轴压比的提高,桥墩抗剪承载力有所增大,最高增幅为50%;增大剪跨比可显著提高桥墩延性,但会使抗剪承载力显著降低.     

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.     

轴压比取值对考虑波纹管组合钢筋浆锚连接预制剪力墙抗剪性能的影响

目的研究考虑波纹管组合、钢筋约束浆锚连接的预制混凝土剪力墙在低周期反复荷载作用下的抗剪性能.方法通过4片剪力墙构件的拟静力试验,在设计轴压比取值分别为0.2和0.4的试验工况下对剪力墙的破坏模式、承载力、延性和耗能能力等方面进行分析,得到了荷载与位移关系的滞回曲线和骨架曲线.结果 4个试件的破坏模式主要表现为试件边缘竖向钢筋首先受拉屈服,墙体两侧底部混凝土受压破坏;各试件滞回曲线饱满,骨架曲线也基本一致,采用0.4轴压比的剪力墙试件承载力比轴压比为0.2的试件提高了25%,延性系数均大于4,预制剪力墙试件的弹塑性层间位移角大于1/120.结论预制墙体的设计轴压比取值较大者,其内部浆锚钢筋连接仍然保证可靠,在地震作用下墙体的吸能与耗能能力越大.     

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.     

水平粘贴CFRP加固多孔砖砌体墙的抗震性能试验

目的研究水平粘贴CFRP加固多孔砖砌体墙的抗剪承载力及延性,探讨CFRP粘贴基层处理方式对多孔砖砌体墙抗震加固性能的影响.方法通过对3片多孔砖砌体墙试件的低周反复荷载试验,分析了采用水平方向粘贴CFRP加固的多孔砖砌体墙的破坏过程及加固效果,讨论了加固后的墙体试件的受剪承载力、受剪破坏形态以及CFRP粘贴方式对加固墙体抗震性能的影响.结果对比未加固的墙体,有砂浆基层的CFRP加固的墙体试件开裂荷载及受剪承载力分别提高了3.6%和8.2%,极限变形增大1倍;直接在砌块表面粘贴CFRP加固的墙体试件开裂荷载及受剪承载力分别提高了16.3%和27.8%,极限变形增大1.5倍.结论多孔砖砌体墙上水平方向粘贴的CFRP能延缓墙体裂缝的开展,提高墙体的抗剪承载力,增强墙体的整体性,增大墙体的极限变形,从而改善墙体抗震性能;直接将CFRP粘贴在墙体的砌块上抗震加固效果更好.     

荷载-盐渍土环境耦合下纤维混凝土柱受剪性能

为研究盐渍土侵蚀后混凝土柱的受剪性能,对11个聚丙烯纤维锂渣混凝土柱施加不同的预加荷载并进行龄期分别为0 d、90 d、180 d的盐渍土环境侵蚀试验,对历经侵蚀后的试件进行低周水平反复荷载试验,分析侵蚀时长、轴压比和预加荷载等因素对纤维锂渣混凝土柱抗剪性能变化规律及其破坏机理. 结果表明,聚丙烯纤维和锂渣的加入能提高混凝土柱在盐渍土环境下的抗剪性能;轴压比相同时,随着侵蚀时间的延长,纤维混凝土柱的受剪承载力呈先上升后下降的趋势;随着预加荷载作用的提高,柱的受剪承载力先提高后降低;当侵蚀时间一定时,将轴压比从0.2提高到0.3,侵蚀后构件受剪承载力随轴压比增大而增大. 根据试验结果,基于修正压力场理论和变角桁架-拱模型理论,将纤维作用视为拉力场并与箍筋共同进行力学分析,建立盐渍土预加荷载作用下聚丙烯纤维混凝土柱的受剪承载力计算公式,理论计算值与试验值之比的平均值为0.970,标准差为0.086,变异系数为0.090,二者吻合较好.     

外叶墙为非承重墙夹芯墙的抗震性能研究

对4片高度相同、高宽比和竖向压应力不同的夹芯墙进行了水平低周反复加载试验,研究了这种墙体构件的抗震性能.根据实际受力特点,试验中水平荷载与竖向荷载都加载于试件内叶墙的形心.观测了该墙体受力-变形-损伤-裂缝-屈服-破坏的全过程;分析了该墙体的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、承载力、拉接筋受力性能和内、外叶墙协同工作能力等.研究结果表明:由于拉接筋的作用,内、外叶墙协同工作性能良好,外叶墙在试验过程中破坏轻微;试验过程中出现剪切滑移和"捏缩效应";内叶墙在高宽比较小时,呈现明显的剪切破坏,在高宽比较大时,呈现出弯剪破坏;试件的承载力随着轴压比的提高而增加.采用规范(GB 50003-2001)中配筋砌体抗剪承载力平均值计算公式进行计算,结果较试验值小.     

小剪跨比低层装配墙体破坏模式试验研究

摘要：为了研究小剪跨比低层坐浆连接装配墙体在地震作用下承载力性能、破坏模式及抗震性能,设计制作了三组剪跨比不同的全尺寸试件,并进行了低周反复荷载试验。通过分析三组试件的破坏过程、滞回曲线、钢筋应变、特征荷载等因素,确定三组试件的破坏模式。对比研究三组试件耗能、延性等性能,得到不同剪跨比试件的抗震性能差异。试验结果表明：随着剪跨比减小,三组小剪跨比试件破坏模式由弯曲破坏变为剪切破坏,刚度增大,延性变差,耗能能力降低。研究结果揭示了小剪跨比低层装配墙体的破坏模式及抗震性能,为此类墙体通过坐浆连接应用在低层建筑中提供了依据。     

压弯剪扭复合作用下钢筋混凝土柱抗震性能试验研究

研究钢筋混凝土矩形柱在压弯剪扭复合受力下的抗震性能,进行4根钢筋混凝土矩形柱的拟静力试验,考虑扭转偏心距、体积配箍率、轴压比的影响。试验结果表明,有扭转偏心距的试件破坏具有弯扭破坏形态,无扭转偏心距作用的试件发生受弯破坏,扭转偏心距的存在会降低柱的延性,使耗能能力下降,加快刚度退化;轴压比对具有扭转偏心距试件的影响与没有扭转偏心距试件相似,轴压比大的试件屈服荷载增大,但延性和耗能能力降低;提高体积配箍率能改善有扭转偏心距试件的延性和耗能能力,降低刚度退化速度,可作为改善承受压弯剪扭复合作用的钢筋混凝土柱抗震性能的措施。     

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.     

预埋波纹管钢筋约束浆锚连接的预制剪力墙有限元分析

目的 基于预埋波纹管钢筋约束浆锚连接预制混凝土剪力墙的抗震性能试验结果,研究不同参数对其受力性能的影响规律。方法 合理地选用混凝土和钢筋的本构关系,采用有限元软件ABAQUS对该种浆锚连接预制剪力墙进行数值模拟。以轴压比、搭接长度和灌浆料强度为变量进行扩展分析,研究墙体的承载力及延性、刚度、耗能能力。结果 轴压比0.4时,剪力墙峰值承载力比轴压比0.2试件增加了13.2%;轴压比增加至0.6时,墙体试件峰值承载力下降至轴压比0.2试件的90%。当钢筋搭接长度从0.7 l_a增至1.6 l_a时,墙体承载力有所提高,但延性和耗能逐渐降低;与钢筋直锚连接的剪力墙试件相比,搭接长度0.9 l_a的试件与直锚试件延性相近。增大灌浆料强度未对该种连接方式预制剪力墙的力学性能产生明显影响。结论 预埋波纹管钢筋约束浆锚连接预制混凝土剪力墙的抗震性能良好,说明采用预埋波纹管和螺旋箍筋约束的组合连接形式可靠。     

方套方复合钢管混凝土短柱压扭性能及延性分析

为研究方套方复合钢管混凝土短柱的压扭力学性能以及在压扭情况下的抗震延性性能,以不同的轴压比和截面尺寸设计了12个试件进行试验分析,分别以不同的钢材强度、混凝土强度为参数进行数值模拟分析及对试验结果验证.结果表明:经过数据分析,试验结果和模拟结果基本吻合.在改变钢材强度情况下,抗扭极限承载力随着钢材强度的增强而增加.在改变混凝强度情况下,随着混凝土强度的增加抗扭极限承载力略有增加,且夹层混凝土延45°破坏.因混凝土剪切模量与强度有关,所以扭矩-转角曲线的弹性阶段斜率略微增加,也就是刚度有所增加.经过数据分析得出压扭情况下的抗震延性性能,在轴压比小于等于0.2情况下,随着轴压比增大位移延性系数先增大后减小.在轴压比大于0.2情况下,随着含钢率的增加试件的延性系数也随着增加,含钢率低且延性系数小的试件容易发生脆性破坏.     

圆钢管再生混凝土柱抗震性能试验

为研究圆钢管再生混凝土柱的抗震性能,考虑不同再生粗骨料取代率、剪跨比、轴压比等参数,设计了7个足尺试件,进行拟静力试验研究,对比分析了各试件的破坏特征、滞回曲线、承载力、延性、刚度退化、耗能能力等特性.试验结果表明:加载后期,所有试件均在钢管底部出现环状鼓曲,剪跨比小的部分试件受拉一侧发生断裂;各试件的滞回曲线基本呈梭形,比较饱满,延性较好;不同粗骨料取代率对试件的抗震性能影响不大;随着剪跨比的增大,试件的承载力降低,延性变好;轴压比大的试件延性较差;各试件抗震性能良好,满足抗震要求.通过我国相关规范和规程对本文及其他文献中圆钢管再生混凝土柱压弯承载力的计算分析发现,对于足尺圆钢管再生混凝土柱,我国规范的相关公式是偏于安全的.     

不同轴压比下的自密实混凝土加固框架节点抗震性能试验研究

制作了3个自密实混凝土加固框架中节点,采用MTS伺服加载系统进行自密实混凝土加固节点的拟静力试验,研究不同轴压比对自密实混凝土加固节点抗震性能的影响.3个加固试件的轴压比分别为0.1,0.2,0.3.通过对试件破坏过程、新老钢筋应变、荷载位移滞回曲线等试验结果的分析得到:随柱端轴压比的增加,柱端压力对节点核心区的约束作用逐渐增大,加固节点的抗剪承载力、耗能能力、结构刚度等随之提高,而加固节点的极限位移、位移延性系数随之降低.     

小剪跨比钢管混凝土组合桥墩抗震性能试验研究

通过6个剪跨比λ=1.5桥墩试件的拟静力加载试验,研究了内置核心钢管对小剪跨比钢筋混凝土桥墩抗震性能的改善作用,并讨论了轴压比、纵筋率、配箍率和钢管率对小剪跨比钢管混凝土组合桥墩抗剪强度、变形能力、强度衰减以及累积耗能的影响.试验结果表明:钢筋混凝土桥墩试件在水平往复作用下呈脆性的剪切斜拉破坏,组合桥墩试件则表现为具有一定延性的剪切斜压破坏;内置核心钢管可延缓墩身的损伤发展并改变其脆性失效模式,从而使组合桥墩试件的抗震性能较普通桥墩对比试件有着明显提升;随着钢管率和配箍率的增加,组合桥墩试件的抗剪强度、位移延性和耗能能力均得到改善;组合桥墩试件的抗剪强度随轴压比和纵筋率的增加而提高,但位移延性和耗能能力变差.试验结果可为小剪跨比组合桥墩的理论研究和工程应用提供试验基础.     

内置钢板抗剪连接件方钢管混凝土柱推出试验

为了定量化研究带抗剪连接件方钢管混凝土界面的抗剪承载力,设计了10个内壁设置抗剪连接件的方钢管混凝土试件,并进行推出试验,其中9个为钢板条连接件试件,1个为钢筋条连接件对比试件.试验设计参数包括钢管壁厚(宽厚比)、抗剪连接件厚度、抗剪连接件层数、抗剪连接件层间间距及抗剪连接件种类.研究结果表明:钢管宽厚比的降低、连接件厚度的增大均能有效地提高极限承载力及初始刚度;双层连接件试件的极限承载力高于单层连接件试件,极限承载力提高程度与钢板条间距有较大关系;在相等用钢量的情况下,相同层数的钢筋条试件相比较钢板条试件,极限承载力提高了87%,且延性较好;提出的计算方法所得的理论计算值与试验结果较为相符.     

不同轴力对钢筋混凝土剪力墙抗震性能的影响

轴向力对钢筋混凝土剪力墙在反复荷载作用下的承载力和延性等性能具有显著影响。为系统研究轴拉力和轴压力对钢筋混凝土剪力墙的抗震性能影响规律,本文基于有限元软件开展了剪力墙拉剪性能和压剪性能的数值模拟研究。基于反复荷载作用下剪力墙的试验结果与分析模型计算结果的对比,验证了分析模型的合理性。通过7片钢筋混凝土剪力墙的受力性能分析,深入探讨了轴力对剪力墙抗震性能的影响规律。结果表明：剪力墙的承载能力和水平抗侧刚度随轴压力的增大而增大,随轴拉力的增大而减小。轴压比为0.1、0.2的剪力墙,延性较好,能够满足抗震要求,剪力墙延性随轴拉力的增大而减小。以《混凝土结构设计规范》中钢筋混凝土剪力墙的斜截面受剪承载力计算公式为基础,提出了轴力影响下剪力墙斜截面受剪承载力的分析预测公式。     

浆锚搭接预制混凝土短柱抗震性能

为了研究浆锚搭接预制混凝土短柱在不同轴压比和纵筋配筋率等因素下的抗震性能,在已有试验的基础上,建立了三维数值模型,验证了数值模型的合理性。设计并建立了5组不同的试件,对比各个试件的破坏模式、滞回性能、延性性能和耗能能力等抗震指标。结果表明:各试件都为压弯破坏,裂缝的分布形态主要表现为左右两侧的水平裂缝和前后两侧的弯剪裂缝;随着轴压比的增大,预制混凝土短柱的承载力呈现增长趋势,延性性能逐渐降低;随着纵筋配筋率的提高,预制混凝土短柱的承载力和耗能能力逐渐增大。     

剪跨比对钢管混凝土组合桥墩抗震性能影响试验研究

钢管混凝土组合桥墩是一种以圆钢管为钢骨的新型钢-混凝土组合桥墩,具有良好的应用前景.通过3个组合桥墩试件的拟静力试验,研究了钢管混凝土组合桥墩的抗震性能和抗剪强度,分析了剪跨比对组合桥墩破坏形态、位移延性、刚度退化、滞回耗能和残余位移的影响.试验结果表明:剪跨比是决定组合桥墩破坏形态的关键因素,3个不同剪跨比的组合桥墩试件发生的破坏模式有剪切斜压破坏、弯剪破坏和弯曲破坏3类;3个组合桥墩试件的滞回曲线均比较饱满、稳定,无明显的捏缩、滑移现象;随着剪跨比的增大,试件的变形能力和耗能特性得到改善,刚度退化减慢,残余位移减小;不同剪跨比的组合桥墩试件均具有良好的变形能力,满足工程实践对位移延性系数和极限位移角的要求;对组合桥墩的抗剪强度计算公式进行了有益探讨,研究成果可为组合桥墩的抗震设计提供参考.     

带脱空的钢管混凝土短柱受剪性能有限元分析

基于合理的材料本构模型和边界条件,考虑外钢管与核心混凝土之间的组合作用,建立带脱空的钢管混凝土(CFST)短柱在压剪受力状态下的有限元分析模型(FEM).研究脱空率、剪跨比和轴压比对试件受剪性能的影响,提出考虑脱空率及轴压比影响的带脱空钢管混凝土受剪承载力简化计算模型.结果表明:脱空削弱了CFST柱在弹塑性工作阶段的受剪性能,且降低了其抗剪承载力;随着剪跨比增加,脱空对试件在纯剪及压剪作用下的抗剪承载力影响降低;当脱空率小于0.2%时,随着轴压比的增加,试件抗剪承载力线性增长.