目錄
前言
第一篇 自定心混凝土框架
第1章 緒論——自定心框架 3
1.1 研究背景和意義 3
1.2 國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的研究發(fā)展和現(xiàn)狀 4
1.2.1 無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土框架 4
1.2.2 自定心鋼抗彎框架 10
參考文獻(xiàn) 13
第2章 自定心混凝土框架梁柱節(jié)點(diǎn)的理論研究 16
2.1 節(jié)點(diǎn)基本構(gòu)造及工作機(jī)理 16
2.2 節(jié)點(diǎn)梁端彎矩-相對(duì)轉(zhuǎn)角關(guān)系 17
2.3 梁端軸力、剪力與彎矩的表達(dá)式 18
2.3.1 節(jié)點(diǎn)隔離體 18
2.3.2 摩擦耗能件的力-變形關(guān)系 19
2.3.3 節(jié)點(diǎn)張開后的抗彎剛度 20
2.4 節(jié)點(diǎn)梁端彎矩-相對(duì)轉(zhuǎn)角關(guān)系分析模型 22
2.4.1 消壓彎矩 22
2.4.2 臨界張開彎矩 23
2.4.3 節(jié)點(diǎn)張開 23
2.4.4 節(jié)點(diǎn)卸載 24
2.4.5 節(jié)點(diǎn)閉合 24
2.5 相對(duì)能量耗散率 24
2.6 本章小結(jié) 24
參考文獻(xiàn) 25
第3章 自定心混凝土框架梁柱節(jié)點(diǎn)的低周反復(fù)加載試驗(yàn)(Ⅰ) 26
3.1 試驗(yàn)概況 26
3.1.1 試件設(shè)計(jì) 26
3.1.2 材性參數(shù) 27
3.1.3 加載方式與測點(diǎn)布置 28
3.1.4 試驗(yàn)參數(shù) 29
3.2 試驗(yàn)結(jié)果與分析 30
3.2.1 破壞模式 30
3.2.2 滯回曲線 31
3.2.3 鋼絞線預(yù)應(yīng)力對(duì)節(jié)點(diǎn)性能的影響 35
3.2.4 摩擦力對(duì)節(jié)點(diǎn)滯回耗能的影響 35
3.2.5 鋼絞線力與梁柱相對(duì)轉(zhuǎn)角的關(guān)系 35
3.2.6 預(yù)壓裝配式節(jié)點(diǎn)的受力特點(diǎn) 37
3.2.7 傳統(tǒng)整體澆筑式梁柱節(jié)點(diǎn)的滯回特性 39
3.2.8 鋼套的應(yīng)力分布 40
3.2.9 無螺旋箍構(gòu)件的滯回特性 41
3.3 理論分析和試驗(yàn)結(jié)果的比較 41
3.4 本章小結(jié) 43
參考文獻(xiàn) 44
第4章 自定心混凝土框架梁柱節(jié)點(diǎn)的低周反復(fù)加載試驗(yàn)(Ⅱ) 45
4.1 節(jié)點(diǎn)基本構(gòu)造 45
4.2 試驗(yàn)概況 45
4.2.1 試件設(shè)計(jì) 45
4.2.2 加載方式與測點(diǎn)布置 48
4.2.3 材料屬性參數(shù) 49
4.2.4 試驗(yàn)參數(shù) 50
4.3 試驗(yàn)結(jié)果與分析 50
4.4 本章小結(jié) 53
參考文獻(xiàn) 54
第5章 自定心混凝土框架梁柱節(jié)點(diǎn)的數(shù)值模擬 55
5.1 節(jié)點(diǎn)的數(shù)值分析模型 55
5.1.1 梁柱構(gòu)件的模擬 56
5.1.2 節(jié)點(diǎn)張開與閉合的模擬 59
5.1.3 節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的模擬 59
5.1.4 耗能單元的模擬 61
5.1.5 預(yù)應(yīng)力及其他荷載的模擬 61
5.1.6 預(yù)應(yīng)力鋼絞線拉斷的模擬 62
5.2 試驗(yàn)驗(yàn)證 62
5.3 本章小結(jié) 64
參考文獻(xiàn) 65
第6章 自定心混凝土框架的低周反復(fù)加載試驗(yàn) 66
6.1 試驗(yàn)概況 66
6.1.1 試件設(shè)計(jì) 66
6.1.2 加載方式與測點(diǎn)布置 70
6.1.3 材料屬性參數(shù) 72
6.1.4 試驗(yàn)參數(shù) 73
6.2 試驗(yàn)結(jié)果與分析 74
6.2.1 現(xiàn)澆框架與柱底固結(jié)自定心框架 74
6.2.2 單跨全預(yù)應(yīng)力自定心框架 79
6.2.3 雙跨全預(yù)應(yīng)力自定心框架 88
6.3 本章小結(jié) 91
參考文獻(xiàn) 93
第7章 自定心混凝土框架基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法 94
7.1 結(jié)構(gòu)的性能水準(zhǔn)和極限狀態(tài) 94
7.2 地震動(dòng)作用水準(zhǔn) 94
7.3 設(shè)計(jì)目標(biāo) 95
7.4 性能化設(shè)計(jì)步驟 97
7.5 原型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 100
7.6 地震波選取 101
7.7 設(shè)計(jì)方法驗(yàn)證 103
7.8 本章小結(jié) 106
參考文獻(xiàn) 107
第8章 自定心混凝土框架的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn) 108
8.1 模型概況 108
8.1.1 相似比確定 108
8.1.2 模型設(shè)計(jì) 109
8.1.3 模型構(gòu)件澆筑 113
8.1.4 構(gòu)件安裝 113
8.2 材料參數(shù) 118
8.2.1 混凝土 118
8.2.2 鋼材 119
8.3 測試系統(tǒng) 119
8.3.1 加速度傳感器 119
8.3.2 位移傳感器 120
8.3.3 應(yīng)變片 121
8.3.4 錨索測力計(jì) 121
8.4 加載方案 122
8.4.1 地震波選取 122
8.4.2 試驗(yàn)方案 122
8.5 試驗(yàn)結(jié)果分析 125
8.5.1 振動(dòng)臺(tái)保真度分析 125
8.5.2 試驗(yàn)現(xiàn)象分析 126
8.5.3 結(jié)構(gòu)整體響應(yīng)分析 128
8.5.4 滯回性能 133
8.5.5 結(jié)構(gòu)局部響應(yīng)分析 133
8.6 本章小結(jié) 140
參考文獻(xiàn) 141
第9章 自定心混凝土框架的抗震性能評(píng)估 142
9.1 框架分析模型 142
9.1.1 原型結(jié)構(gòu) 142
9.1.2 數(shù)值模型 143
9.2 非線性靜力分析 144
9.3 非線性動(dòng)力時(shí)程分析 146
9.3.1 結(jié)構(gòu)整體響應(yīng) 146
9.3.2 結(jié)構(gòu)局部響應(yīng) 152
9.4 本章小結(jié) 155
參考文獻(xiàn) 156
第10章 自定心混凝土框架的抗震風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 157
10.1 基于概率的抗震性能評(píng)估理論 157
10.1.1 結(jié)構(gòu)易損性 157
10.1.2 地震危險(xiǎn)性 158
10.1.3 結(jié)構(gòu)抗震風(fēng)險(xiǎn) 158
10.2 增量動(dòng)力分析 159
10.3 結(jié)構(gòu)響應(yīng)的概率分析 160
10.4 結(jié)構(gòu)易損性分析 161
10.5 結(jié)構(gòu)抗震風(fēng)險(xiǎn)分析 162
10.6 本章小結(jié) 162
參考文獻(xiàn) 163
第11章 自定心混凝土框架的長期性能研究 164
11.1 自定心混凝土框架的長期性能試驗(yàn) 164
11.1.1 試驗(yàn)概況 164
11.1.2 試驗(yàn)結(jié)果與分析 169
11.2 自定心混凝土框架長期性能的數(shù)值模擬 174
11.2.1 混凝土徐變收縮模型 174
11.2.2 應(yīng)力松弛模型 175
11.2.3 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁長期性能試驗(yàn)的數(shù)值模擬 176
11.2.4 自定心框架長期性能試驗(yàn)的數(shù)值模擬 177
11.3 自定心混凝土框架的時(shí)變抗震性能評(píng)估 181
11.3.1 自定心混凝土框架設(shè)計(jì) 181
11.3.2 自定心混凝土框架長期性能 182
11.3.3 地震動(dòng)選取 183
11.3.4 時(shí)變抗震性能評(píng)估 184
11.4 本章小結(jié) 185
參考文獻(xiàn) 186
第二篇 自定心混凝土墻
第12章 緒論——自定心墻 189
12.1 研究背景和意義 189
12.2 國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的研究發(fā)展和現(xiàn)狀 191
12.2.1 傳統(tǒng)鋼筋混凝土剪力墻及其改進(jìn) 191
12.2.2 無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土墻 191
參考文獻(xiàn) 197
第13章 自定心混凝土墻的理論研究 200
13.1 結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)造及工作機(jī)理 200
13.2 理論分析中的前提假設(shè) 202
13.3 循環(huán)荷載下的彎矩-轉(zhuǎn)角關(guān)系 202
13.4 摩擦耗能件的力-變形關(guān)系 203
13.5 結(jié)構(gòu)的臨界和極限狀態(tài) 204
13.6 各階段的受力分析模型 205
13.6.1 墻底的消壓彎矩 205
13.6.2 墻底張開臨界狀態(tài) 207
13.6.3 墻底間隙張開(第一根鋼絞線尚未屈服) 209
13.6.4 卸載階段(包括墻底閉合臨界狀態(tài)) 214
13.6.5 混凝土墻內(nèi)第一根鋼絞線屈服的臨界狀態(tài) 215
13.7 本章小結(jié) 215
參考文獻(xiàn) 216
第14章 自定心混凝土墻的低周反復(fù)加載試驗(yàn)(Ⅰ) 217
14.1 試驗(yàn)概況 217
14.2 試件設(shè)計(jì) 218
14.2.1 鋼筋混凝土墻板 218
14.2.2 摩擦耗能件 219
14.2.3 鋼套 219
14.2.4 混凝土墻體面外支撐系統(tǒng) 220
14.3 材性參數(shù) 221
14.4 測點(diǎn)布置 221
14.5 試驗(yàn)參數(shù)及加載制度 222
14.5.1 試驗(yàn)參數(shù) 222
14.5.2 加載制度 224
14.6 試驗(yàn)結(jié)果與分析 224
14.6.1 拼裝順序?qū)τ诮Y(jié)構(gòu)力學(xué)行為的影響 224
14.6.2 墻體自身彈性剛度對(duì)于結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度的影響 225
14.6.3 摩擦力對(duì)于結(jié)構(gòu)耗能的影響 226
14.6.4 預(yù)應(yīng)力對(duì)于結(jié)構(gòu)自定心能力及抗側(cè)剛度的影響 227
14.6.5 試驗(yàn)中滯回曲線與理論模型的差別 228
14.6.6 鋼絞線中預(yù)應(yīng)力與墻頂側(cè)移角及墻底轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系 229
14.6.7 側(cè)向荷載作用下的墻體變形 231
14.6.8 鋼套邊緣應(yīng)力分布 232
14.6.9 試驗(yàn)過程中結(jié)構(gòu)的損傷情況 234
14.7 理論分析和試驗(yàn)結(jié)果的比較 235
14.8 本章小結(jié) 237
參考文獻(xiàn) 237
第15章 自定心混凝土墻的低周反復(fù)加載試驗(yàn)(Ⅱ) 238
15.1 試驗(yàn)概況 238
15.2 試件設(shè)計(jì) 239
15.2.1 預(yù)制混凝土墻面板 239
15.2.2 摩擦耗能件 239
15.2.3 墻底鋼套 239
15.3 材料參數(shù) 241
15.4 測點(diǎn)布置、試驗(yàn)參數(shù)及加載制度 242
15.4.1 測點(diǎn)布置 242
15.4.2 試驗(yàn)參數(shù) 243
15.4.3 加載制度 244
15.5 試驗(yàn)結(jié)果與分析 245
15.5.1 摩擦力對(duì)自定心混凝土墻結(jié)構(gòu)耗能的影響 245
15.5.2 預(yù)應(yīng)力對(duì)自定心結(jié)構(gòu)抗傾覆能力及殘余變形的影響 246
15.5.3 預(yù)應(yīng)力與墻底轉(zhuǎn)角的關(guān)系 248
15.5.4 墻底鋼套邊緣的應(yīng)變分布 249
15.5.5 側(cè)向荷載下自定心混凝土墻的變形 250
15.5.6 自定心混凝土墻的整體變形 250
15.5.7 自定心混凝土墻的損傷情況 253
15.6 本章小結(jié) 254
參考文獻(xiàn) 254
第16章 自定心混凝土墻的數(shù)值模擬 255
16.1 自定心混凝土墻的數(shù)值分析模型 255
16.1.1 混凝土墻體的模擬 256
16.1.2 兩側(cè)鋼柱的模擬 257
16.1.3 耗能元件(摩擦耗能件)的模擬 257
16.1.4 預(yù)應(yīng)力的模擬 258
16.1.5 預(yù)應(yīng)力鋼絞線拉斷的模擬 258
16.1.6 試驗(yàn)中各種誤差的模擬 258
16.2 試驗(yàn)驗(yàn)證 260
16.3 本章小結(jié) 261
參考文獻(xiàn) 262
第17章 自定心混凝土墻的抗震設(shè)計(jì)方法 263
17.1 結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)造及其工作原理 263
17.2 設(shè)計(jì)中的前提假設(shè) 264
17.3 自定心抗震墻基于性能的抗震設(shè)計(jì) 265
17.3.1 設(shè)計(jì)目標(biāo) 265
17.3.2 設(shè)計(jì)步驟 266
17.4 有限元模擬 274
17.4.1 模型概況 274
17.4.2 模型驗(yàn)證 275
17.5 設(shè)計(jì)實(shí)例 275
17.6 非線性動(dòng)力時(shí)程分析 277
17.6.1 地震動(dòng)記錄選取 277
17.6.2 結(jié)果分析 277
17.7 本章小結(jié) 280
參考文獻(xiàn) 280
第18章 自定心混凝土墻的地震易損性研究 282
18.1 結(jié)構(gòu)地震易損性分析的基本原理 282
18.2 算例分析 283
18.2.1 工程概況 283
18.2.2 自定心混凝土墻的設(shè)計(jì)參數(shù) 285
18.2.3 有限元數(shù)值模型 286
18.3 地震易損性分析 286
18.3.1 地震動(dòng)記錄 286
18.3.2 結(jié)構(gòu)地震易損性分析 288
18.4 本章小結(jié) 291
參考文獻(xiàn) 292
第19章 自定心混凝土墻的生命周期成本研究 293
19.1 建設(shè)項(xiàng)目的生命周期成本 293
19.1.1 生命周期的含義 293
19.1.2 生命周期的階段劃分 294
19.1.3 生命周期成本的分類 294
19.2 生命周期成本分析的基本原理 295
19.2.1 生命周期成本分析的必要性 295
19.2.2 基于性能的地震工程方法論 296
19.2.3 基于地震易損性的生命周期成本 297
19.3 基于概率的生命周期成本計(jì)算模型 297
19.3.1 地震作用下的生命周期成本 297
19.3.2 極限狀態(tài)超越概率 298
19.4 算例分析 298
19.4.1 建設(shè)工程項(xiàng)目概況 298
19.4.2 生命周期成本的參數(shù)確定 299
19.4.3 兩種方案的生命周期成本計(jì)算分析 301
19.5 本章小結(jié) 304
參考文獻(xiàn) 305
第20章 自定心混凝土墻的工程應(yīng)用 306
20.1 宿遷某學(xué)校綜合樓連廊改造工程 306
20.1.1 工程簡介 306
20.1.2 自定心抗震墻 307
20.1.3 摩擦耗能件 308
20.2 連廊加固后動(dòng)力特性測試 308
20.2.1 測試儀器及設(shè)備 308
20.2.2 測試結(jié)果 309
20.3 連廊加固前后的數(shù)值模型 310
20.4 連廊加固前后的動(dòng)力時(shí)程分析對(duì)比 311
20.4.1 地震動(dòng)記錄選取 311
20.4.2 結(jié)果對(duì)比 312
20.5 連廊加固前后的地震易損性分析對(duì)比 317
20.6 本章小結(jié) 323
參考文獻(xiàn) 323
第三篇 自定心混凝土橋墩
第21章 緒論——自定心橋墩 327
21.1 研究背景和意義 327
21.2 國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的研究發(fā)展和現(xiàn)狀 328
21.2.1 搖擺式橋墩 328
21.2.2 柱底固結(jié)預(yù)應(yīng)力橋墩 329
21.2.3 干接縫預(yù)應(yīng)力混凝土橋墩 330
參考文獻(xiàn) 335
第22章 自定心混凝土橋墩的理論研究 339
22.1 橋墩基本構(gòu)造和工作機(jī)理 339
22.2 理論分析中采用的假設(shè) 341
22.3 循環(huán)荷載下橋墩力-位移關(guān)系 341
22.4 結(jié)構(gòu)的臨界狀態(tài) 342
22.5 各階段受力分析模型(精細(xì)模型) 343
22.5.1 初始狀態(tài)加載至消壓狀態(tài)(0點(diǎn)→1點(diǎn)) 343
22.5.2 消壓后加載至初始卸載點(diǎn)(1點(diǎn)→2點(diǎn)) 344
22.5.3 極限位移點(diǎn)(3點(diǎn))的確定 347
22.5.4 卸載至拼接面閉合(2點(diǎn)→4點(diǎn)) 347
22.5.5 拼接面閉合至完全卸載(4點(diǎn)→5點(diǎn)) 347
22.5.6 循環(huán)加載計(jì)算流程 348
22.6 各階段受力分析模型(簡化模型) 348
22.6.1 初始狀態(tài)加載至消壓狀態(tài)(0點(diǎn)→1點(diǎn)) 348
22.6.2 消壓后加載至初始卸載點(diǎn)(1點(diǎn)→2點(diǎn)) 349
22.6.3 卸載至拼接面閉合(2點(diǎn)→4點(diǎn)) 349
22.6.4 拼接面閉合至完全卸載(4點(diǎn)→5點(diǎn)) 350
22.6.5 循環(huán)加載計(jì)算流程 350
22.7 混凝土應(yīng)力應(yīng)變曲線 350
22.8 耗能件軸力 351
22.8.1 符號(hào)定義(kTEN、kCOM、σy) 352
22.8.2 Fj-1>0，δdj>0 353
22.8.3 Fj-1>0，δdj<0 354
22.8.4 Fj-1<0，δdj>0 354
22.8.5 Fj-1<0，δdj<0 354
22.9 拼接面張開后橋墩的側(cè)向剛度 355
22.9.1 割線剛度 355
22.9.2 切線剛度 357
22.10 本章小結(jié) 357
參考文獻(xiàn) 357
第23章 自定心混凝土橋墩的低周反復(fù)加載試驗(yàn) 359
23.1 試驗(yàn)概況 359
23.2 試件制作 360
23.2.1 鋼筋混凝土墩柱 360
23.2.2 耗能件 361
23.3 材性參數(shù) 362
23.4 測點(diǎn)布置 363
23.5 試驗(yàn)參數(shù)及加載制度 364
23.5.1 試驗(yàn)參數(shù) 364
23.5.2 加載制度 365
23.6 試驗(yàn)結(jié)果與分析 365
23.6.1 初始預(yù)應(yīng)力大小對(duì)結(jié)構(gòu)的影響 365
23.6.2 耗能件構(gòu)造對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響 366
23.6.3 預(yù)應(yīng)力筋剛度對(duì)結(jié)構(gòu)的影響 367
23.6.4 GFRP套筒對(duì)結(jié)構(gòu)的影響 368
23.6.5 RC試件的試驗(yàn)結(jié)果 369
23.6.6 BFRP筋的力與橋墩位移的關(guān)系 369
23.6.7 柱底接觸長度和底部轉(zhuǎn)角的關(guān)系 370
23.6.8 GFRP套筒邊緣應(yīng)力分布 371
23.7 理論分析和試驗(yàn)結(jié)果比較 372
23.8 本章小結(jié) 374
參考文獻(xiàn) 375
第24章 自定心混凝土橋墩的數(shù)值模擬 376
24.1 自定心混凝土橋墩的數(shù)值分析模型 376
24.1.1 混凝土墩柱的模擬 377
24.1.2 耗能件(鋁棒)模擬 380
24.1.3 預(yù)應(yīng)力的模擬 381
24.1.4 試驗(yàn)中的誤差模擬 382
24.2 與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比 382
24.3 本章小結(jié) 385
參考文獻(xiàn) 386
第25章 自定心混凝土橋墩的地震易損性研究 387
25.1 結(jié)構(gòu)易損性 387
25.2 橋墩數(shù)值模型 388
25.3 抗震能力分析 389
25.4 增量動(dòng)力分析 390
25.5 本章小結(jié) 393
參考文獻(xiàn) 393