型钢再生混凝土柱-钢梁组合框架节点地震损伤研究

为研究型钢再生混凝土柱-钢梁组合框架节点的地震损伤性能,对8个节点试件进行低周反复荷载试验研究,结果表明:节点核心区主要发生剪切斜压破坏,试件滞回曲线较为饱满,位移延性系数均值大于3.0,节点表现出较好的抗震性能.同时,基于最大变形和累积耗能的双参数准则,在Park-Ang地震损伤模型研究的基础上,通过引入组合系数α对该模型进行修正,计算节点的地震损伤指数,并以此评估分析再生粗骨料取代率和轴压比对节点地震损伤性能的影响.结合试验研究,将节点的地震损伤性态水平划分为正常使用、暂时使用、修复后使用、生命安全和防止倒塌5类,并给出其相应的量化指标;在此基础上,建立不同性态水平下节点的损伤程度、破坏等级与量化指标的一一对应关系.研究结论可为型钢再生混凝土柱-钢梁组合框架节点抗震性能化设计提供参考.     

型钢再生混凝土柱-钢梁组合框架节点恢复力模型试验研究

为了建立型钢再生混凝土柱-钢梁组合框架中节点的恢复力模型,进行了5个组合框架节点试件的低周反复荷载试验,观察试件破坏过程及形态特征,获取各试件的滞回曲线和骨架曲线,重点分析其滞回性能和抗震性能。试验结果表明,各节点试件均发生典型的剪切破坏形态,受力过程大致经历了弹性段、带裂缝工作段、屈服强化段及破坏4个阶段,节点滞回曲线呈较为饱满的梭形,位移延性系数均值为3.29,表现出较好的抗震性能。在此基础上,考虑节点试件受力特征,建立了适合型钢再生混凝土柱-钢梁组合框架节点的四折线恢复力模型,该模型包括骨架曲线模型、刚度退化规律及滞回规则,计算曲线与试验曲线吻合较好,能够很好反映型钢再生混凝土柱-钢梁组合框架节点在低周反复荷载作用下的滞回特性。本文研究结果可为节点抗震设计提供一定参考。     

圆钢管型钢再生混凝土组合柱抗震性能非线性分析

在圆钢管型钢再生混凝土组合柱拟静力试验的基础上,结合现有混凝土塑性损伤准则,考虑再生粗骨料取代率的不利影响及钢管的强化约束效应,建立了组合柱的有限元模型,并对圆钢管型钢再生混凝土组合柱进行了抗震性能非线性分析;获取了组合柱的应力云图、变形图、计算滞回曲线和骨架曲线,通过计算结果与试验结果的对比,验证了有限元模型的合理性,并开展了组合柱抗震性能的有限元参数分析。结果表明,在参数分析范围内,随着型钢配钢率从5.54%增加到8.51%,组合柱的承载能力显著提高,最大增幅为23.67%;采用箱型型钢截面形式或降低外钢管径厚比可以显著提高组合柱的承载力与变形能力;适当增加轴压比可提高其承载力,但不利于延性变形;另外,再生粗骨料取代率对组合柱抗震性能等影响很小。上述研究结果可为圆钢管型钢再生混凝土组合柱在工程上的应用提供参考。     

反复荷载下圆钢管型钢再生混凝土组合柱恢复力模型研究

为建立圆钢管型钢再生混凝土组合柱的恢复力模型,对11根圆钢管型钢再生混凝土组合柱试件进行了低周反复荷载试验研究,考虑了再生骨料取代率、配钢率及钢管径厚比等不同设计参数的影响,分析了组合柱的地震破坏形态及滞回性能。基于组合柱的力学特征及曲线形状,提出了圆钢管型钢再生混凝土组合柱骨架曲线的三折线参数模型,采用理论推导与数据拟合的方法确定了组合柱骨架曲线的模型参数。在此基础上,给出了组合柱的滞回规则和卸载规律,构建了组合柱的恢复力模型,计算滞回曲线与试验滞回曲线吻合良好,表明该恢复力模型较好地反映了反复荷载下组合柱的受力特征点及滞回性能,可为此类组合柱的推广提供技术参考。     

方钢管型钢再生混凝土组合短柱偏压性能试验研究

对12个短柱试件进行偏心受压试验,研究方钢管型钢再生混凝土组合短柱的偏压力学性能,观察试件的偏压破坏过程及破坏形态,获取试件的偏压荷载-挠度曲线、荷载-应变曲线、侧向挠度及刚度退化曲线,分析再生混凝土强度、型钢配钢率、方钢管宽厚比、偏心距、再生粗骨料取代率对组合短柱偏压性能的影响规律,研究结果表明：在偏压荷载作用下,各试件的破坏特征较为相似,主要表现为组合柱中部型钢的受压侧最先开始到达屈服状态,随着偏压荷载的继续增加,外部钢管的受压侧也进入屈服状态,最后核心再生混凝土被压碎,组合柱的破坏是由于外部钢管的中部出现了明显的局部鼓曲;试件偏压承载力分别随再生粗骨料取代率和偏心距的增大而逐渐降低,其中偏心距对试件的偏压承载力和侧向挠度影响显著,再生粗骨料取代率对试件偏压承载力和变形能力影响是不利的;增加方钢管壁厚或型钢配钢率均对于提高试件的偏压性能是有利的;提高再生混凝土强度会降低组合短柱的变形能力,这与普通混凝土类似,但试件的偏压承载力会得到相应的增强。总体上,该组合柱在偏压荷载作用下具有较高的承载力和良好的变形能力,研究结论可为该组合柱的工程应用提供一定参考。     

碳纤维条带约束型钢再生混凝土短柱轴压性能试验研究

为研究碳纤维(CFRP)条带约束型钢再生混凝土短柱的轴压性能,对9根短柱进行了轴心受压加载试验,分析了试件的破坏特征、荷载-位移曲线、荷载-应变曲线、横向变形系数等性能指标,研究了再生粗骨料取代率、CFRP条带间距、CFRP条带宽度以及再生混凝土强度等参数对试件轴压性能的影响.结果 表明:短柱破坏模式为内部型钢先达到屈...     

型钢再生混凝土组合柱水平承载力试验及计算方法研究

基于17个型钢再生混凝土组合柱低周反复荷载试验,分析了再生粗骨料取代率、轴压比、体积配箍率以及剪跨比对组合柱水平承载力的影响规律。通过实测型钢腹板与翼缘,箍筋及纵筋的荷载-应变曲线,并结合组合柱的破坏形态特征,分析了型钢再生混凝土组合柱在水平荷载作用下的破坏机理。在此基础上,分别推导了型钢再生混凝土组合柱发生剪切斜压破坏和弯曲破坏时的理论计算公式。为了便于计算,本文提出了型钢再生混凝土组合柱水平承载力实用计算公式。结果表明,组合柱的计算水平承载力与试验值吻合较好,满足计算要求。上述研究结论可为型钢再生混凝土组合柱的抗震设计提供参考。     

反复荷载下型钢再生混凝土组合柱粘结性能研究

为研究反复荷载下型钢再生混凝土组合柱粘结性能,对17个组合柱进行了拟静力试验。重点分析型钢翼缘应变分布特征,利用粘结应力计算公式获取型钢翼缘粘结应力大小及其分布规律。在此基础上,分析组合柱粘结破坏机理和位移荷载循环次数对其粘结应力的影响规律,并给出粘结应力退化率计算公式。研究结果表明:反复荷载作用下型钢再生混凝土组合柱粘结应力分布规律基本呈抛物线状;柱中部附近的粘结应力最大,柱上下端粘结应力分布复杂,需对这三个部位采取相应的措施以保证型钢与再生混凝土之间的粘结强度;位移循环荷载作用下粘结强度逐渐降低,出现粘结应力退化现象。研究结论可为型钢再生混凝土组合柱的抗震设计提供理论参考。     

方钢管型钢再生混凝土偏压柱力学性能非线性有限元分析

结合方钢管型钢再生混凝土柱偏心受压试验研究,采用ABAQUS软件建立偏压柱有限元模型并进行数值分析,对比计算结果与试验结果,验证模型的合理性,进一步分析参数对该偏压柱受力性能的影响规律.结果表明:偏压柱跨中截面挠度变形明显,构件发生典型的压弯破坏形态;偏心距、长细比或者宽厚比的增加对偏压柱的承载力不利,其中偏心距及长细比对偏压柱承载力的影响最为显著,随着偏心距和长细比的增大,偏压柱承载力最大降幅分别为25％和29％;另外,提高再生混凝土或钢材强度可以有效地增加偏压柱的承载力;同时,偏压柱的延性随钢材强度的提高而增加,随再生混凝土强度的提高而降低;提高再生骨料取代率会降低试件的承载力,全再生混凝土试件的偏压承载力相对于普通混凝土试件降低了17.2％,但对试件的延性影响不明显.基于叠加原理与现有规范,提出了偏压柱承载力实用计算公式,计算值与试验值比值的均值为1.08,方差为0.114,能够满足工程计算要求.     

低周反复荷载下再生混凝土柱损伤演化模型研究

通过对现有的两种混凝土损伤评估模型的分析,本文以刚度退化和累积滞回耗能两个指标来描述在低周反复荷载下再生混凝土的损伤累积过程,提出了一种适用于再生混凝土柱的双参数地震损伤模型．通过24 组文献数据拟合出模型参数的合理值与耗能因子β 同再生混凝土多因素之间关系的表达式．同时对再生混凝土柱的损伤量化标准进行了细分．最后将本文提出的损伤模型同另外两种模型作了比较．对比表明,本文所提出的损伤模型计算出来的损伤值标准差较小,离散性较低,能够更好地反映再生混凝土柱的累积损伤过程．     

圆钢管型钢再生混凝土组合柱滞回性能非线性有限元分析

基于圆钢管型钢再生混凝土组合柱低周反复荷载试验研究,采用OpenSees软件对该组合柱进行了滞回性能数值分析,获取了组合柱的滞回曲线及抗震性能指标,并与试验结果进行了比较,验证了组合柱数值模型的合理性。在此基础上,对组合柱的滞回性能开展了参数影响分析。结果表明：再生骨料取代率从0增大到100%,组合柱的峰值荷载下降了7.78%,延性略有降低;提高再生混凝土强度、型钢强度及圆钢管强度,对于提升组合柱的承载力及刚度是有利的,但却使组合柱的脆性增大;随着轴压比的增大,组合柱的承载力呈现先上升后下降的趋势,而延性逐渐变差;型钢配钢率从5.54%增至9.99%,组合柱的峰值荷载提高了24.34%,但对于改善组合柱的延性不明显;增大钢管壁厚对组合柱的承载力和延性均是有利的。     

型钢再生混凝土柱-钢梁组合框架滞回性能非线性分析

结合组合框架拟静力试验研究,考虑再生混凝土力学特征和钢材强度硬化影响,构建了组合框架的数值模型,获取了组合框架的水平承载力、滞回曲线及骨架曲线等性能指标,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。在此基础上,主要考虑P-Delta效应、再生混凝土强度、型钢强度、轴压比及线刚度比等参数影响,对组合框架的滞回性能进行参数分析,结果表明:在分析参数范围内,梁柱线刚度比从0.1899提高至0.3165,组合框架的承载力明显提高,最大增幅为23.74%,且提高梁柱线刚度比对框架的延性是有利的;提高再生混凝土强度或型钢强度可有效地增强框架的水平承载力,但对其抗震延性能力不利;组合框架的抗震延性及耗能能力也随着轴压比的增大而明显降低。     

偏压荷载下圆钢管型钢再生混凝土组合柱非线性行为研究

为研究圆钢管型钢再生混凝土组合柱的偏压性能与非线性行为,在组合柱试件偏压试验的基础上,建立该组合柱的有限元模型,并对该偏压柱进行非线性数值模拟分析,考虑圆钢管径厚比、再生粗骨料取代率、再生混凝土强度、圆钢管和型钢强度、偏心距等设计参数对试件偏压力学性能的影响,获取了组合柱的变形图、应力云图和荷载一位移骨架曲线;通过对比...     

水平荷载下型钢再生混凝土柱-钢梁组合框架受力性能非线性数值分析

在型钢再生混凝土柱-钢梁组合框架拟静力试验的基础上,采用Abaqus软件建立该组合框架有限元模型并进行非线性数值分析,获取组合框架的变形图、应力云图及荷载-位移骨架曲线,分析组合框架的受力破坏特征,验证了有限元模型的合理性,并对组合框架进行了参数分析。结果表明,数值模拟计算值和试验值对比误差较小,数值计算模型能够较好地模拟该组合框架的受力性能;组合框架符合强柱弱梁的破坏机制;另外,提高型钢强度或再生混凝土强度对组合框架承载力和刚度有利,但对其变形能力不利;框架承载力和刚度随着梁柱线刚度的增加而提高;增大轴压比对于组合框架的抗震性能和延性不利。研究结论可为该类绿色组合框架的工程应用提供参考。