火灾作用下钢筋混凝土框架结构的损伤机制

基于ABAQUS软件平台,开发了适用于钢筋混凝土框架结构火灾反应分析的梁单元用户材料模型及子程序,从而可以较为准确地模拟火灾下钢筋混凝土构件的截面温度场.基于塑性增量理论,对在恒定加载与标准升温耦合作用下的钢筋混凝土框架结构模型进行了非线性全过程分析.通过不同受火工况下的非线性全过程分析,揭示了钢筋混凝土框架结构在火灾高温和荷载共同作用下塑性铰的分布规律和结构损伤机制,分析了发生火灾的房间位置对框架结构破坏机制的影响,进而对发生火灾的最不利位置进行了探讨.分析结果表明,钢筋混凝土框架结构构件内力随受火温度升高不断重新分布,构件受热膨胀引起的约束内力与荷载内力叠加将导致其出现塑性铰;受火房间的位置对钢筋混凝土框架结构塑性铰的分布和破坏机制有明显影响,因此,结构抗火设计时应考虑受火房间的不利位置.     

受火后钢筋混凝土连续T形梁承载力试验研究

为探讨受火冷却作用对混凝土连续梁承载力的影响,对3根钢筋混凝土连续T形梁的承载力进行了试验研究,并用有限元法对试验结果进行了参数分析,提出了受火冷却后钢筋混凝土连续梁极限荷载的简化计算方法.结果表明:受火冷却后,钢筋混凝土连续T形梁的跨中屈服荷载、极限荷载和刚度均下降,承载力降幅明显低于刚度降幅;在受火120 min内,配筋率对受火冷却后钢筋混凝土连续T形梁的承载力有显著影响,而受火时间和混凝土强度的影响有限;按照简化计算方法计算的钢筋混凝土连续T形梁的极限荷载与试验值吻合较好.     

既有钢筋混凝土梁时变可靠度计算模型

分析了目前既有结构时变可靠度计算理论和现行规范计算公式,考虑混凝土损伤和钢筋锈蚀以及材料强度随时间劣化的情况,建立了既有钢筋混凝土梁(单筋矩形截面、双筋矩形截面和T形截面)的时变抗力计算模型,给出了既有钢筋混凝土梁的时变可靠度指标,并通过工程实例对既有钢筋混凝土梁进行了加固前计算分析.结果表明:实例结构动态可靠度指标为1.56,承载能力属于d级,这与现行可靠性鉴定标准的评级相吻合,因此,计算模型合理可靠.     

加固配筋限值下钢筋混凝土梁正截面承载力研究

使用多年的混凝土结构或多或少出现病害,需要进行加固,但是考虑二次受力情况下RC加固梁正截面承载力计算公式尚未明确提出。文章通过分析不同初始荷载作用下增大截面法加固钢筋混凝土梁的极限破坏,研究二次受力对最大加固钢筋量及正截面承载力的影响,得到RC加固梁在加固配筋限值范围内正截面承载力计算公式。并与有限元软件分析结果进行对比验证,结果表明公式计算结果与分析结果基本一致,可为结构加固承载力计算提供参考。     

受火冷却后钢管混凝土叠合短柱的轴压力学性能

为掌握受火冷却后钢管混凝土叠合短柱的轴压破坏机理和力学性能,基于试验研究和有限元模拟,分析了叠合短柱的破坏模式、轴压极限承载力和轴向刚度.考虑截面形状、钢管尺寸和长细比3个参数的变化,完成了8根叠合短柱在ISO-834升温曲线作用下的受火试验和受火冷却后的轴压承载力试验,并采用ABAQUS进行了非线性有限元模拟.研究结果表明:与钢筋混凝土短柱相似,受火冷却后叠合短柱的破坏模式为受压破坏;与常温时相比,受火180 min冷却后,叠合短柱的轴压极限承载力下降27.4%~38.2%,轴向刚度下降61.4%~69.0%;当受火时间和钢管尺寸均相同时,钢管外部钢筋混凝土结构层增大1.53倍厚度,受火冷却后圆形叠合短柱的轴压承载力和轴向刚度降幅分别下降8.4%和1.3%,方形叠合短柱的轴压承载力和轴向刚度降幅分别下降5.8%和4.1%;与模拟值相比,提出的简化计算方法计算的轴压极限承载力偏差的平均值和标准差分别为4.9%和5.3,计算的轴向刚度偏差的平均值和标准差分别为13.8%和9.8.     

PP-ECC梁抗弯性能试验研究

为研究聚丙烯纤维水泥基复合材料（PP-ECC）梁与普通钢筋混凝土梁在弯曲荷载作用下力学性能的差异,通过四点弯曲加载,对PP-ECC梁的抗弯性能进行了试验探究. 对PP-ECC梁的弯曲破坏过程进行了阶段划分;基于计算假定和简化后的PP-ECC本构模型推导出PP-ECC梁各阶段的理论临界荷载;通过试验结果对计算模型进行验证,并对比相同配筋率下PP-ECC梁与普通钢筋混凝土梁在抗弯承载力、裂缝发展形态、跨中最大变形以及延性等方面的差异. 研究结果表明:受拉区PP-ECC材料开裂之后并不退出工作而是协同受拉钢筋参与全截面受力;使用简化本构模型计算的PP-ECC梁理论抗弯承载力计算模型精度达到0.83～1.17,具备较良好的精度;PP-ECC梁在达到极限状态时,受拉区呈多裂缝稳态发展,在达到80%极限承载力时,最大裂缝宽度小于0.2 mm;相同配筋率下,PP-ECC梁在每一加载级别的变形、跨中最大变形以及位移延性系数均高于普通钢筋混凝土梁（跨中最大变形和位移延性系数平均提高71.39%和42.84%）,并且随着配筋率的提高,跨中最大变形和位移延性系数下降;配筋率相同时,PP-ECC梁的极限抗弯承载力较普通钢筋混凝土梁平均提高6.09%.      

锈损钢筋混凝土结构截面刚度衰变分析

针对钢筋锈蚀导致的钢筋混凝土截面刚度衰变问题,基于Python语言,开发截面刚度非线性仿真程序,建立无损伤截面与损伤截面二维数值模型;分别考虑混凝土强度、截面尺寸与材料劣化导致的钢筋屈服强度降低、钢筋截面面积减小和混凝土截面损伤等问题,开展无损伤截面与损伤截面的弯矩-曲率关系计算分析,提出了考虑锈蚀率、混凝土强度与配筋率的截面刚度退化实用计算模型。研究结果表明:混凝土强度和截面尺寸影响无损伤截面刚度,截面尺寸相对刚度的影响更明显;钢筋锈蚀对损伤截面刚度的影响极为显著,随着锈蚀率的增加,截面开裂时和钢筋屈服时刚度不断减小,且开裂、破坏阶段提前发生;刚度退化实用计算模型可为钢筋锈蚀损伤混凝土结构性能检测评定提供参考。     

侧向荷载下钢筋混凝土圆形桥墩抗裂性能研究

在分析钢筋混凝土构件抗裂性能材料力学原理的基础上,对比研究了截面抵抗矩塑性影响系数γ的计算方法和取值;考虑混凝土截面开裂时截面高度对其塑化系数α影响,根据圆形截面上力和力矩的平衡原理,推导了圆形钢筋混凝土桥墩在横向静载作用下的压弯模型开裂荷载计算公式;基于撞击荷载作用下材料动态本构关系,提出桥墩动态抗裂性能分析模型与开裂荷载计算方法;通过钢筋混凝土圆形桥墩模型的侧向静载及撞击试验对该方法和计算公式进行了验证,并讨论了轴向力对钢筋混凝土圆形截面抗裂性能的影响。     

桥梁结构钢筋应力集中、疲劳研究

造成构件疲劳破坏或极限承载能力下降的内因是材料中的初始缺陷在重复荷载作用下产生应力集中,导致材料内部缺陷发展、损伤累积而强度逐渐耗散,外因则是应力反复的循环特征和累积次数。在考虑材料疲劳对结构的影响时,需首先确定材料的疲劳强度,然后根据重复荷载特性计算材料在确定时刻的疲劳剩余强度,最后根据材料强度与构件承载力之间的关系得出结构的疲劳剩余承载力。     

钢筋混凝土空心板桥限载标准分析

为检验已有公路桥梁限载简化分析模型的工程适用性,系统分析了典型车辆荷载限值对钢筋混凝土空心板桥受力性能的影响。首先,以某在役钢筋混凝土简支空心板桥为依托,根据实测材料性能和几何尺寸,计算空心板跨中截面受弯承载力标准值和恒载效应标准值。在此基础上,应用桥梁限载简化分析模型,计算不同结构安全等级下的限载系数,并推算相应的典型车辆荷载限值。最后,按横向最不利布载模式,计算典型限载车辆作用下空心板桥跨中截面的最大裂缝宽度和挠度。结果表明,当按结构安全等级一级和二级限载时,典型车辆荷载限值作用下的跨中挠度和裂缝宽度均小于规范限值,而按安全等级三级推算的荷载限值不能满足规范要求。     

CFRP配筋高韧性复合材料正截面抗弯承载力研究

尝试性的提出了CFRP配筋高韧性复合材料(CFRP-ECC)。依据工程水泥基复合材料(ECC)的单轴拉伸和压缩试验建立材料本构模型,提出基于平截面假定的CFRP-ECC正截面抗弯承载力计算理论,同时设计小梁试件进行四点弯曲试验,通过对比分析抗弯承载力理论值与试验实测值,验证计算理论的正确性。结果表明:提出的正截面抗弯承载力理论计算得到的结果与试验结果吻合很好,最大误差不超过4%,研究成果可供非金属配筋高韧性材料结构的计算分析提供参考。     

钢筋混凝土偏心受压构件受压承载力的合理分析

依据弹塑性力学原理,讨论了钢筋混凝土偏心受压构件截面分析的一般方法,研究了构件在轴心压力和弯矩的联合作用下,构件正截面的受力性能及承载力问题.通过理论分析和具体实例,结合钢筋混凝土偏心受压构件的截面计算问题,对教材中传统计算及论文中精确计算的结果进行了比较,认为在进行截面设计时,截面复核的步骤不容忽视,且明确此时轴向力设计值并不等于轴向受压承载力设计值,由此给出合理的分析方法,以便于工程计算及分析的合理化.     

钢筋混凝土拱桥极限承载力的参数研究

采用压溃理论和三维仿真模型，分析了钢筋混凝土拱肋在几何非线性、材料非线性、几何缺陷以及混凝土压碎、开裂、骨料嵌锁等因素耦合作用下的极限承载力，以使它的确定更符合实际．重点研究了初始几何缺陷、截面形式、荷载形式和矢跨比等对钢筋混凝土拱肋极限承载力的影响．研究结果表明：混凝土材料的力学特性对大跨径钢筋混凝土拱桥的极限承载力有明显影响；大跨径钢筋混凝土拱肋的极限承载力随初始几何缺陷的增加按分段二次曲线规律减小，与拱肋长细比遵循三次曲线关系规律．     

劲性钢筋混凝土T形截面梁受力性能的研究

分别给出了８根弯曲破坏和２根剪切破坏的劲性钢筋混凝土Ｔ形截面梁的试验结构，在试验研究的基础上，将劲性钢筋混凝土梁分为完全粘结梁、部分粘结梁和部分完全粘结梁，其计算方法有机地将我国现行的钢筋混凝土结构规范的计算机方法与组合结构的计算方法联系在一起，并给出了正截面承载力及抗裂的计算公式。     

钢筋混凝土梁斜截面破坏仿真模拟

针对钢筋混凝土梁斜截面破坏的仿真研究较少,通过对材料组合模型、材料本构关系和破坏准则以及模拟单元方面进行比选,选择较有利于真实描述钢筋混凝土结构的模型,利用悬臂梁的破坏过程来分析研究斜截面破坏,并对试验结果在破坏形态、极限荷载和竖向位移等方面进行比较,得出在模型选择准确的情况下,有限元分析能够较好地揭示梁斜截面破坏的过程和状态的结论,为研究钢筋混凝土结构的仿真分析提供了较好的借鉴。     

钢筋混凝土梁斜截面破坏仿真模拟

针对钢筋混凝土梁斜截面破坏的仿真研究较少,通过对材料组合模型、材料本构关系和破坏准则以及模拟单元方面进行比选,选择较有利于真实描述钢筋混凝土结构的模型,利用悬臂梁的破坏过程来分析研究斜截面破坏,并对试验结果在破坏形态、极限荷载和竖向位移等方面进行比较,得出在模型选择准确的情况下,有限元分析能够较好地揭示梁斜截面破坏的过程和状态的结论,为研究钢筋混凝土结构的仿真分析提供了较好的借鉴。     

寿命期预应力混凝土连续梁整体性能演变研究

为了研究预应力混凝土连续梁耐久性损伤后在承载能力极限状态和正常使用极限状态下的力学性能,在材料、截面和构件的研究基础上,考虑收缩、徐变等混凝土材料的时变性,通过采用改变损伤时间和损伤量的方式对结构整体性能演变进行综合分析,得到了实桥结构在寿命期的跨中位移演变、抗弯承载力和荷载效应相对关系演变、控制截面混凝土应力演变及预应力筋应力值演变规律。     

FRP加固钢筋混凝土梁斜截面承载力分析模型

实际工程结构由于设计、施工方面的原因．或者因为腐蚀老化、风灾、火灾等．可能导致钢筋混凝土梁斜截面承载力不足。FRP复合材料以其高强、轻质、施工方便等优点．在工程结构补强加固方面颇受关注。本文结合结构加固过程的特点．考虑到FRP加固部分的应力滞后效应．根据桁架比拟方法和修正压力场理论．利用应力平衡方程、材料本构关系和变形协调条件．给出了确定加固钢筋混凝土梁抗剪承载力的分析模型。     

钢筋混凝土加固砖砌体拱涵承载力计算方法

针对采用高性能钢筋混凝土对排水主渠砌体拱涵结构进行非开挖加固时关于承载力的计算问题,提出了拱腹加固砌体的拱涵、拱顶和拱趾的正截面承载力计算公式。依据拱腹加固砌体的拱涵受力特点,提出了内力计算简图。研究结果表明：采用拱腹高性能钢筋混凝土进行非开挖加固修复,可有效阻止塑性铰的出现;当砌体拱涵拱腹采用增大截面法加固时,计算简图可采用无铰拱计算,并通过实例进行验证,发现本方法的计算结果与试验数据吻合良好,可为类似砖砌体排水拱涵加固设计提供借鉴。     

火灾工况下两车道公路隧道承载力计算方法

常规下衬砌结构承载力的计算主要采用荷载结构法与地层结构法。但在火灾工况下,衬砌截面上每一点的温度分布不均,随厚度增大而降低,同时,材料的物理力学参数以及衬砌厚度也随着温度的变化而变化,而在常规计算方法中,计算参数的定义很难反映火灾工况下材料物理力学参数的实际变化。因此,本文提出一种能够反映火灾下材料物理力学参数实际变化的计算方法,同时将衬砌单元由常用的梁单元换成平面应变单元,然后根据实际情况对模型分层赋予属性并进行结构承载力计算,为以后火灾工况下公路隧道承载力计算提供借鉴。