芯柱式构造柱约束的低层砌体结构抗震性能

为探讨芯柱式构造柱的抗震性能,对建筑平面、立面布置相同的3种二层砌体(无约束砌体、芯柱式构造柱约束砌体和普通现浇构造柱约束砌体)结构在7,8度罕遇地震下的非线性时程响应进行了分析,对比分析了它们的周期、振型、加速度反应、变形以及墙体塑性应变.分析表明,芯柱式构造柱和普通现浇构造柱约束砌体结构比无约束砌体结构的周期略有减小,振型基本相同;8度罕遇地震下加速度反应明显增大,层间位移反应和墙体塑性应变显著减小;芯柱式构造柱对低层砌体结构位移反应和塑性应变的降低作用与普通现浇构造柱相当,可增强低层砌体结构的抗震性能.     

圆管翼缘钢-混凝土新型组合梁极限抗弯承载力与延性

为研究圆管翼缘组合梁的抗弯性能, 进行了3根圆管翼缘组合梁静力加载抗弯破坏性试验, 分析了试验梁的抗弯破坏过程与破坏特征; 考虑混凝土损伤塑性本构及栓钉滑移与断裂, 建立了圆管翼缘组合梁非线性数值模型, 基于试验结果分析了数值模型的适用性; 以钢梁下翼缘宽度、混凝土翼板厚度与圆管管径为主要结构参数, 计算了48根正交设计的圆管翼缘数值模型组合梁的力学性能; 依据试验梁与数值模型梁的抗弯受力性能, 提出了基于简化塑性理论的圆管翼缘组合梁极限抗弯承载力计算公式; 应用数值模型梁位移延性系数计算结果, 回归得到了圆管翼缘组合梁位移延性系数计算公式。计算结果表明: 数值模型组合梁与试验梁承载力比值为0.99~1.03, 挠度比值为0.87~1.09, 因此, 弯矩-挠度计算曲线与试验曲线吻合良好, 可采用数值模型组合梁准确模拟圆管翼缘组合梁的抗弯全过程受力行为; 圆管翼缘组合梁极限抗弯承载力随钢梁下翼缘宽度、混凝土翼板厚度的增大而增大, 随圆管管径的改变变化较小, 位移延性系数随混凝土翼板厚度与圆管管径平方的增大呈线性增大, 随钢梁下翼缘宽度的增大呈线性减小; 不同塑性发展程度的各类模型梁位移延性系数为3.16~7.19, 体现了较好的延性; 采用极限抗弯承载力简化计算公式与圆管翼缘数值模型组合梁计算的极限抗弯承载力比值为0.91~1.09, 平均比值为0.98, 因此, 公式计算结果准确; 为使圆管翼缘组合梁具有一定延性, 建议位移延性系数大于3.5。      

砖砌体结构层数限值及构造柱设置改进

针对现行规范中砖砌体结构层数限值和构造柱设置未考虑楼层内墙体面积差异的问题,提出了楼层墙率指标,通过统计大量砖砌体房屋,分析了不同建造年代和类型砖砌体房屋楼层墙率,根据结构抗震评估理论及判别准则,分析了楼层墙率对层数限值和构造柱设置的影响,提出了不同性能目标下层数限值和构造柱设置建议.分析结果表明:为满足大震不倒的要求,在砌体结构承重方向,对设防烈度7度的7层房屋,装配式楼(屋)盖的楼层墙率应不小于5.5%,现浇楼屋盖的楼层墙率应不小于4.5%;对设防烈度8度的6层房屋,装配式楼(屋)盖楼层墙率应不小于6.5%,现浇楼屋盖的楼层墙率应不小于5.5%;对设防烈度9度的4层房屋,装配式楼(屋)盖的楼层墙率应不小于6.5%,现浇楼屋盖的楼层墙率应不小于5.5%.      

不同洞口位置节能砌块隐形密框墙体抗震性能

为了研究节能砌块隐形密框复合墙体的破坏形态及滞回性能、刚度退化、延性和耗能能力等抗震性能,以门洞位置为变化参数,设计制作了6个缩尺比例为1/2的墙体试件,进行了低周往复加载试验. 首先,通过对比、总结的方法,得出了试件的破坏形态并分析了其滞回性能;其次,采用切线刚度计算方法,对比分析了各试件刚度退化规律;然后,通过图解法确定屈服位移,并利用公式计算位移延性系数,从而分析判断各试件的延性性能;最后,采用等效粘滞阻尼系数的计算方法研究试件的耗能能力. 研究结果表明:在低周往复加载下,配筋合适的开洞复合墙体往往会发生剪压破坏,其破坏过程可分为弹性、弹塑性和破坏3个阶段;墙体试件的滞回曲线形状较为饱满,能表现出开洞的墙体会有良好抗震性能;中开洞墙体其骨架曲线下降段更为平缓,比偏开洞墙体的抗震性能更好;开洞位置越接近墙体的中间部位,墙体在弹塑性阶段刚度的有利贡献就越大,其变形能力也会越强;6个试件的延性系数均大于3,满足抗震规范要求,开洞位置越接近墙体中间的试件延性越好,其等效粘滞阻尼系数也越大,其耗能性能也越好;确定了墙体在不同性能目标时的变形容许值,为设计该类墙体提供理论基础.      

地基对加筋土挡墙影响的对比分析

为了分析地基对加筋土挡墙的影响，开展了两组离心模型试验. 首先根据相似理论确定试验相似比尺，其次根据相似比尺选取试验材料并制作模型进而开展砂土与黏土地基工况时的模型试验，最后采集并分析了填筑期与施工期的墙体位移、水平土压力、基底竖向应力与筋材应变. 结果表明:砂土地基时墙体的位移最大值位于结构的上部；黏土地基填筑阶段时墙体的位移约为砂土地基时的3倍并且加载阶段时墙底的位移可达30 cm；水平土压力系数沿着高度方向非线性分布，同时加载期的数值小于填筑期时的值；黏土地基时的墙背水平土压力系数小于砂土地基时的数值；与砂土地基时相比，黏土地基的变形可以减小面板底部竖向应力集中的趋势，使其竖向应力与自重应力比值接近1.0；与砂土地基时筋材拉力相比，由于黏土地基时墙体位移较大，因此此时底部筋材应力可增大3倍，同时筋材应变最大值出现的位置相对更远离墙面.      

地下结构抗震分析中基床系数取值试验研究

在对地下结构进行抗震分析时,基床系数的准确性直接决定了反应位移法的计算精度. 针对基床系数相关研究的不足,提出了一种拟静力试验法,自主研发了大型拟静力模型箱,围绕砂土场地开展了有无轴压两组试验;在此基础上,提出了基床系数沿深度修正法,并进行了算例验证. 结果表明:水平基床系数随推覆水平的增大而减小,随土层深度的增大而增大;附加应力对基床系数取值存在较大影响;采用修正基床系数可显著提高反应位移法的计算精度,较规范中基床系数静力有限元法,地下结构弯矩误差最大可由16.7%降低至9.1%,顶底板相对位移的计算误差可由35.0%降低至18.8%,验证了该新型室内基床系数测试方法的可行性及基床系数沿深度修正法的合理性.      

圆形钢筋混凝土桥墩抗震性能(Ⅱ):试验结果评估

根据桥墩拟静力正交试验现象及数据结果,研究了圆形钢筋混凝土桥墩的变形特征及弯曲强度特性;并对低周反复荷载作用下桥墩的位移延性、等效刚度和刚度退化性能以及极限位移状态下累积耗能能力进行了评估,综合考察了剪跨比、轴压比、纵筋率、配箍率等因素对桥墩延性性能的影响.可为桥梁的延性抗震设计提供参考.     

PEC柱-型钢梁框架异型内节点的抗剪性能试验研究

由于民用建筑外观及工业建筑生产工艺要求，部分包覆钢-混凝土结构因错位、变梁变柱等会形成异型内节点.为研究该类异型内节点的抗剪性能，以柱两侧梁错位高度、单侧梁截面高度增大等为变量参数，按1∶2缩尺比例设计制作了1个常规内节点和3个异型内节点模型试件，并完成低周往复荷载试验，分析了内节点的破坏形态、滞回耗能、承载能力、延性性能等指标.试验研究结果表明：各试件滞回曲线均呈现对称饱满的梭形；等效黏滞阻尼系数在0.598～0.618，位移延性系数在3.28～4.96，表现出良好的耗能性能及变形性能；因错位、变梁形成的异型内节点与常规内节点相比，承载力分别提升约6.1%、14.0%、15.0%；位移延性系数提升了约-26.6%、11.0%、-14.1%，延性性能规律不明显，耗能能力、强度和刚度退化变化不大；对于左右梁截面尺寸相同且完全错开（即错位高度大于梁高）的Ⅰ类异型内节点，可按T形边节点进行设计；基于节点域传力机理，建立了Ⅱ类异型内节点抗剪计算模型，并提出了抗剪承载力计算公式，试验结果与理论计算结果吻合较好.     

基于拟力法的框架结构静力推覆分析

传统静力推覆分析方法求解结构非线性变形需对结构整体刚度矩阵进行实时地合成与分解,该过程将占用大量计算资源.基于拟力法的纤维梁有限元分析方法进行静力推覆分析,在迭代求解结构非线性变形时,首先对弹性刚度矩阵进行分解,计算出侧向荷载作用下的弹性位移;然后通过反复调用弹性刚度矩阵的分解结果与弹性位移,减少回代计算量;最后采用算法时间复杂度理论定量对比了该方法与传统方法的计算效率,通过一榀八层钢筋混凝土框架结构数值算例,分析比较了两种方法的计算结果与算法时间复杂度. 结果表明:两种方法顶点位移-基底剪力曲线基本吻合,层间位移角与楼层之间的关系曲线也基本一致,两者的最大误差出现在第3层,为3.72%,与传统方法相比,基于拟力法的静力推覆分析方法算法时间复杂度降低了80%,计算效率至少是传统方法的5倍.      

尼泊尔自建RC框架结构的抗震能力分析

2015年8.1级尼泊尔郭尔喀地震对尼泊尔北部民居造成了较大的破坏. 与采用砖木、砖石、土坯结构等结构形式的传统民居相比,当地常见的含砌体填充墙的自建钢筋混凝土（RC）框架结构的震害相对较轻. 通过静力弹塑性分析方法,从抗侧承载力、延性和抗震能力指数等方面,对比了这一结构体系和按照我国抗震规范设计的约束砌体结构的抗震能力. 针对不同层数结构的分析结果表明,在结构整体布置、层数和用钢量大致相同的条件下,与我国不同设防水平下的约束砌体结构相比,尼泊尔自建RC框架结构均表现出更好的延性性能,但其综合抗震能力随着楼层数的增加而显著降低. 对3、4层的结构,其抗震能力甚至高于按我国8度设防的要求设计建造的约束砌体结构,但对5、6层的结构,其抗震能力则远远低于后者.      

矩形混凝土空心墩延性抗震性能试验研究

为深入认识混凝土空心墩地震损伤机理并评估其延性能力,对不同剪跨比、纵筋率及配箍率的方形和矩形空心墩试件开展拟静力加载试验. 观测各墩裂缝分布和损伤情况,分析桥墩的滞回性能、曲率及位移延性,并结合文献试验数据探讨既有塑性铰公式对空心墩顶部位移能力计算的适用性. 研究结果表明:各空心墩试件呈弯曲破坏特征,延性系数均在5.0以上,抗震性能良好;相同剪跨比下空心墩抗剪性能弱于相同外尺寸实心墩;增加纵向率能够适当提升空心墩侧向承载力和极限位移;在低轴压比下,纵筋率和箍筋用量对空心墩位移延性系数的影响规律不明显;空心墩塑性铰长度随剪跨比、纵筋强度或直径、轴压比的增加而提高,随混凝土强度的增加而降低,而配箍率的影响不显著;Mander、孙治国和JRA塑性铰模型预测值与试验值误差不超过5%,其中Mander公式计算效果最佳,可用于评估空心墩等效塑性铰长度;规范中较多采用的Paulay-Priestley模型高估了空心墩塑性铰长度,会使得桥墩抗震设计偏于不安全.      

承重型3D板墙体抗震性能数值模拟

为研究承重型3D板墙体的抗震性能,同时考虑单纯采用拟静力等抗震性能试验存在试验周期较长、成本较高等问题,采用有限元分析方法对承重型3D板墙体的抗震性能进行模拟计算,并将计算结果与试验结果进行对比,在验证数值模型准确合理的基础上,进一步分析高宽比、混凝土层厚度及强度对其抗震性能的影响,以此节约试验时间和成本. 研究结果表明:随着高宽比的增大,构件趋于弯曲破坏,有利于增加构件的延性及耗能能力. 增加混凝土层厚度对墙体极限承载力具有一定的提高作用,当单侧混凝土层厚度由30 mm增加至40、50 mm时,墙体极限承载能力由208 kN增加至253、279 kN;墙体的极限承载能力随着混凝土层强度的提高略有提升,当混凝土层强度由C25增加至C30、C35时,构件的极限承载力由236 kN增加至253、260 kN.      

U型外包钢-混凝土组合梁延性的试验研究

为探讨U型外包钢．混凝土组合梁的延性,对9根U型外包钢-混凝土组合梁进行了试验研究,研究了其延性与破坏类型之间的关系,根据试验结果,用灰色系统理论对影响U型外包钢-混凝土组合梁延性的主要因素——混凝土翼缘板宽度、剪力连接系数、混凝土强度、横向配筋率和底部钢板的屈服强度——进行了分析,并在此基础上用有限元软件ANSYS对上述5个因素对组合梁延性的影响规律进行了定量分析．最后,基于试验和数值模拟结果,建立了U型外包钢,混凝土组合梁位移延性系数的计算公式,试验和数值分析结果表明：U型外包钢,混凝土组合梁的延性主要取决于它的破坏类型,其位移延性系数为2．4～4．3;发生延性破坏的U型外包钢,混凝土组合梁的位移延性系数高于相同用钢量的钢筋混凝土梁。     

CFRP网格修复后多层砌体结构墙体的抗震性能

为了研究碳纤维增强复合材料（CFRP）网格加固砌体结构的破坏机理及加固效果,通过拟静力试验将一片3层砌体开洞墙体加载至破坏,在破坏集中区域单面粘贴CFRP网格进行加固之后再次进行拟静力试验,以最小加固量为指标对加固前后墙体的抗震性能进行了对比分析,并提出了相应的加固建议. 研究结果表明:采用CFRP网格修复可以有效地阻止和延缓墙体受剪斜裂缝的出现及开展,从而提升了墙体的抗震性能,若以抗剪承载力完全恢复为指标,建议最小修复面积为22%;修复后墙体的破坏模式与修复位置相关,本试验以CFRP网格剥离及窗间墙破坏为主,破坏由低至高逐层发生,同层墙肢范围内,由未修复区向修复区发展;考虑窗间墙破坏易引起结构整体破坏和倒塌,因此应优先修复剪力较大层的窗间墙区域,并提供必要的加强措施.      

使用超强材料的高恢复混凝土柱的抗震试验研究

最近发生的强震表明，传统的延性结构在超过设计水准强震作用下会产生过大的残余变形而导致结构难以修复. 为保证结构在大变形阶段具有正刚性和较小残余变形，采用低黏结高强度的钢绞线用来代替混凝土柱中的纵向普通钢筋. 为了验证方法的有效性，以钢绞线的布置数量和混凝土的约束方式作为试验变量，对5根缩尺比例为1/3、横截面为250 mm × 250 mm、净高为1 000 mm、剪跨比为2.0和轴压比为0.25的高强混凝土方柱进行拟静力试验. 试验结果表明:低黏高强的钢绞线作为柱纵筋可使混凝土柱的水平承载力在层间位移角达3.5%之前持续保持上升趋势，同时可以有效减少柱的残余变形，并使残余层间位移角控制在相应峰值层间位移角的1/5以下；碳纤维布外包混凝土柱可防止保护层混凝土剥落，进一步减小柱在经历大变形后的残余变形.      

CFRP加固震损非延性RC框架抗震性能试验研究

为了研究碳纤维增强复合材料（CFRP）加固震损非延性钢筋混凝土（RC）框架抗震性能,制作并完成了1榀1/2缩尺两层两跨非延性RC框架子结构试件加固前后的拟静力试验. 将试件加载至峰值承载力,对采用外包CFRP法对震损节点处进行加固后的试件进行试验研究,获得了CFRP加固震损非延性RC框架的破坏形态与滞回曲线,分析了其刚度、强度、延性和耗能等抗震性能指标,并与完好结构进行对比. 分析结果表明:CFRP加固对提高震损非延性钢筋混凝土框架结构的最大水平承载力、初始刚度有限,对其耗能能力提升明显;加固结构的平均位移延性系数为2.81;当其最大层间位移角到达1/50时,加固结构依然具有较大的安全储备空间,加固后的震损非延性RC框架结构可以用于地震区.      

软土堤岸预应力桩锚支护体系工程特性分析

江苏省连云港盐灌船闸下游软土堤岸航道支护工程采用预应力桩锚支护+ 支护体后侧粉喷桩局部加固的支护体系。采用数值分析法分析不同影响因素对支护体后侧粉喷桩局部加固后堤岸预应力桩锚支护体系变形受力特性的影响。基于现场试验数据,对有限元数值分析模型进行验证,探讨桩径、锚固深度、锚固力及桩体抗弯刚度等因素对桩身变形和弯矩分布规律的影响。结果表明:桩体嵌固深度的增加有效地控制了桩锚支护结构的水平位移和弯矩,随着锚索锚固力的增加,桩锚支护结构的水平位移减小,但弯矩增大;桩径和桩体抗弯刚度变化对支护结构的水平位移和弯矩的影响效果不明显。     

隧道施工对邻近砌体结构影响的数值分析

隧道施工会引起周围土体移动。进而对邻近建筑物产生危害。建立隧道从砌体结构正下方和右下方穿越的三维有限元模型．分析地表在隧道开挖和既有砌体结构共同作用下的位移变化规律、砌体结构变形及损害程度。结果表明：砌体结构的自重会显著增大地表沉降值及其范围,其刚度会减小地表的差异沉降,门窗及拐角处由于应力集中发生较大剪应变,砌体的最大剪应变决定于相对位移。隧道从砌体右下方穿越引起的砌体损害程度较大。     

柔性横系梁钢管混凝土双柱墩抗震性能分析

基于Pushover分析方法与滞回分析,探索柔性横系梁对钢管混凝土双柱式桥墩抗震性能的影响,采用非线性纤维梁柱单元,建立单柱墩、柔性横系梁双柱墩和刚性横系梁双柱墩模型,并进行计算对比分析,研究横系梁刚度的变化对墩顶位移能力、位移延性系数及滞回性能的影响。结果显示,随横系梁刚度增大,墩顶的位移延性能力减小,位移延性系数增大,桥墩水平承载能力提高,同时滞回耗能性能提高。     

整体式斜交连续梁桥抗震性能

采用SAP2000软件建立了某整体式斜交连续梁桥的三维有限元模型,通过非线性时程分析,研究了整体式斜交连续梁桥在地震作用下的受力特性及抗震性能,并探究了跨数、斜交角、台后土密实度和墩高等主要结构及基础参数对该类桥梁地震响应的影响。研究结果表明:整体式斜交连续梁桥中震害变形主要集中于桥台桩,桩顶截面在峰值加速度为0.4g的地震作用下形成塑性铰时,墩顶支座无破坏,且桥墩几乎无损伤;桥台桩位移及纵桥向弯矩的最大值均位于桩顶,而横桥向弯矩最大值可能位于桩顶或桩身反向弯矩峰值处;随着跨数的增加,整体式斜交连续梁桥的地震响应尤其是墩顶支座剪切应变及桥面转角明显增大,当跨数由单跨增加到4跨时,地震响应均增加了1倍以上,墩顶支座剪切应变甚至增加近2倍;随着斜交角的增加,桩顶纵桥向位移、桩顶截面屈服面函数值及中跨转角明显增大,斜交角为60°时,桩顶纵桥向位移增加了3倍以上,斜交角为45°时,墩顶支座剪切应变最大;随着台后土密实度的增加,各构件纵桥向位移响应与墩顶支座的纵向剪切变形降低,桥台桩、桥墩纵桥向位移及墩顶支座纵向剪切变形分别减小了12.9%、9.3%和9.5%;随着墩高的增加,墩顶位移明显增加,而支座剪切应变明显降低,但桩顶位移及桩顶截面屈服面函数值几乎不变;当墩高从4 m增大到9 m时,墩顶漂移率增大了42.1%,墩顶支座剪切应变减小了57.5%。