密置焊接高强复合箍筋约束高强混凝土柱的试验

在低周反复荷载作用下,对9根焊接环式箍筋约束高强混凝土柱以及1根绑扎环式箍筋约束高强混凝土柱进行试验.通过对比研究试件的破坏过程以及实验的结果,分析了配箍率、轴压比对混凝土柱约束的影响.各个构件的滞回曲线和骨架曲线表明:在高轴压比下的复合焊接环式箍筋均有较好、较饱满的滞回曲线,体现了其具有良好的延性和抗震性能;在同等条件下焊接环式箍筋对混凝土的约束作用要比绑扎的好;在一定配筋范围内,随着钢筋配筋率的增加,混凝土柱承受低周反复承载的能力、屈服强度有所提高,滞回曲线饱满,包络面积增大,延性提高.     

箍筋约束混凝土本构研究的发展与展望

箍筋约束作为一种被动约束方式,对于混凝土单轴受压峰值强度、峰值点应变和下降段延性有显著影响。通过历史和逻辑两条线索对箍筋约束混凝土研究的发展进行较为全面的阐述,并具体分析了若干典型本构模型。发现箍筋约束混凝土本构模型建立的主流思想为:将箍筋约束效应等效为均匀围压,并利用均匀围压这个媒介性变量建立配箍与应力应变全曲线关键参数(峰值强度、峰值点应变和下降段延性)之间的关系,此种建模方法形成于早期Richart的研究,并一直以来占主导地位。此外,通过采用不同模型预测某一试验结果,发现各模型的预测会产生显著的差别。基于此,建议更为深入的研究箍筋约束机理并采用物理机制更为明确的素混凝土本构曲线。     

配螺旋箍筋型钢高强砼短柱轴压性能退化研究

为了研究型钢高强混凝土短柱配置矩形螺旋箍筋后的轴压性能退化规律,设计6个试件进行试验,分析混凝土强度、箍筋间距和配箍形式对试件变形性能、耗能能力、刚度和损伤的影响。研究表明:与配普通箍筋试件相比,配螺旋箍筋试件的初始刚度大,损伤退化曲线出现拐点的时刻提前,但过后损伤发展缓慢,延性和耗能能力相差不大;随着混凝土强度的提高,配螺旋箍筋试件的延性和耗能能力逐渐降低,损伤累积加快;随着体积配箍率的增加,配螺旋箍筋试件的延性和耗能能力逐渐提高,初始刚度增大,损伤累积变慢。     

酸雨侵蚀箍筋约束混凝土本构模型研究

采用人工气候环境模拟技术模拟酸雨环境,对15组箍筋约束混凝土棱柱体试件进行加速腐蚀,进而进行轴压试验,研究了箍筋锈蚀对约束混凝土破坏形态、峰值应力、峰值应变、极限应变和应力-应变曲线形状的影响.基于Mander模型及现有研究成果,确定了未腐蚀试件本构模型峰值应力、峰值应变、极限应变和形状系数等参数的计算公式,并通过对试验结果的回归分析,得到了考虑箍筋锈蚀率影响的形状系数和各特征点参数修正系数拟合公式,最终建立了酸雨侵蚀箍筋约束混凝土本构模型.与试验结果对比发现,采用该模型计算得到的各试件峰值应力、峰值应变、极限应变及应力-应变曲线形状均与试验结果符合较好,表明所建立的本构模型能较为准确地反映遭受酸雨侵蚀箍筋约束混凝土力学性能,可用于该环境下RC结构剩余承载力及抗震性能评估.     

碳纤维布约束螺旋箍筋短柱抗震试验及有限元分析

目的研究经碳纤维(CFRP)约束后现役短柱的强度、刚度和延性等抗震加固性能,为螺旋箍筋短柱加固提供有效方法.方法依据实际工程较低配箍率制作不同试件,依次进行拟静力试验和拟动力试验;基于Open Sees有限元软件进行数值分析,并进一步进行对比试验,分析试件的破坏现象、时程曲线、滞回曲线和骨架曲线.结果按照旧规范设计并服役的螺旋箍筋混凝土短柱,经过CFRP约束后其破坏模式从脆性破坏转变为延性破坏,骨架曲线后期平缓,短柱适当提高了抗剪承载力并有效地增加延性,能够满足现行抗震规范要求.结论弹性范围内CFRP加固方法基本不改变构件抗侧刚度,从而不会影响结构动力特性,相比其他加固方法具有显著优势.     

CRB550级箍筋混凝土梁的抗震性能对比试验

为揭示CRB550级箍筋混凝土梁的抗震性能,按等强度准则设计了18个不同纵筋配筋率、箍筋强度等级、箍筋直径的钢筋混凝土梁构件,并对其进行低周反复作用下的拟静力试验,分组对比分析骨架曲线、延性和耗能性能.结果表明：a.在箍筋强度相等的前提下,较小直径CRB550配箍的混凝土梁试件与满足规范最小直径的HPB235配箍的混凝土梁试件相比,在纵向筋配筋率中等和偏大情况下延性要好,在纵向配筋率偏小的情况下延性稍弱但相差不大,两者承载力相差不大;b.在能量耗散方面,各对比组中按等强原则采用较小直径CRB550配箍的混凝土梁试件与对应的HPB235,HPB335配箍的混凝土梁试件的等效黏滞阻尼系数基本相同,归一化总滞回耗能也相差无几,都具有很好的耗能能力.     

螺旋箍筋约束波纹管浆锚装配式剪力墙的抗震性能

为综合评价矩形螺旋箍筋约束波纹管浆锚连接的装配式混凝土剪力墙的抗震性能,对该剪力墙足尺试件进行了低周反复荷载试验,并与现浇试件进行对比.结果表明:矩形螺旋箍筋约束波纹管浆锚连接试件的破坏形态与现浇试件基本相同;由于水平拼缝的存在,两种试件的受力全过程的表现形式并不一致;两种试件的滞回曲线均较饱满,骨架曲线走势基本一致,耗能能力接近;两种试件的极限位移角分别为1/49和1/45,位移延性系数均为4.0,满足延性要求;相比现浇试件,矩形螺旋箍筋约束波纹管浆锚连接试件各阶段的承载力有所降低.若水平拼缝采用合理构造,装配式混凝土剪力墙结构可以达到与现浇结构相当的延性、承载能力以及抗震耗能能力.     

再生混凝土框架梁抗震性能试验

目的研究再生混凝土框架梁在反复荷载作用下的破坏形态、滞回耗能特性、承载性能、延性以及刚度退化,探讨梁端塑性铰区的配箍要求.方法采用荷载与位移混合控制加载,对剪跨比为3的2根再生混凝土框架梁和2根普通混凝土框架梁进行低周反复荷载试验.结果再生混凝土框架梁与普通混凝土框架梁具有相近的承载性能,延性系数均大于4.0.当加密区箍筋间距为100 mm时,再生混凝土梁与普通混凝土梁的延性相近,但前者的极限位移角为后者的1.04倍;当箍筋间距为70 mm时,再生混凝土试件的延性低于普通混凝土试件4%,极限位移角低于普通混凝土试件9%.与箍筋间距为100 mm时的结果相比,箍筋间距为70 mm的再生混凝土试件的延性系数提高15%,极限位移角提高6%;普通混凝土试件的延性系数提高20%,极限位移角提高23%.结论再生混凝土框架梁的骨架曲线与普通混凝土框架梁类似,正截面受弯承载力可采用普通混凝土梁的计算方法,计算值与实测值吻合;再生混凝土框架梁与普通混凝土框架梁的抗震性能差异不大,可应用于工程中.     

箍筋约束超高性能混凝土本构模型

为研究箍筋约束超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)本构模型,统计了箍筋约束UHPC的试验数据,通过回归分析,理论推导,提出了箍筋约束UHPC的应力-应变关系曲线模型及特征点计算方法,并与试验结果、不同箍筋约束混凝土本构模型进行对比分析。结果表明:钢纤维和箍筋可以有效地提高约束UHPC的峰值应力和峰值应变;峰值应力计算结果与试验结果吻合程度较好,而峰值应变以及峰值应力下降至85%和50%所对应应变的计算结果与试验结果吻合程度不够理想;建议的箍筋约束UHPC应力-应变关系曲线模型与试验结果整体吻合程度较好。     

装配式混凝土剪力墙抗震性能试验研究

为了使装配式剪力墙在水平拼缝处得到可靠连接,引入扣接封闭箍筋,分别对1个装配式剪力墙试件和1个现浇剪力墙试件进行低周反复荷载加载试验,并分析两试件的强度、刚度、位移延性及耗能能力等抗震性能指标。结果表明:扣接封闭箍筋可以限制约束区混凝土的横向变形,对波纹管浆锚搭接钢筋形成较好约束,并改善纵筋间的间接搭接性能;与现浇剪力墙试件相比,装配式剪力墙试件的延性和耗能能力相当,但承载能力有较大提高。     

周期反复荷载下高强混凝土压弯构件抗震性能的试验研究

本文是关于高强混凝土压弯构件在低周反复荷载作用下抗震性能的试验研究．通过对１０个“⊥”形试件在固定轴向荷载和水平周期反复荷载作用下的试验，主要研究了强度等级为Ｃ８０级的高强混凝土柱箍筋加密区的受力性能．试验的主要参变量为轴压比、含箍特征值和混凝土保护层厚度．试验考察了构件的破坏形态，对柱加密区的箍筋应变、纵筋应变、纵筋锚固粘结滑移及截面曲率等进行了量测和分析；研究了轴压比、含箍特征值等对高强混凝土柱延性性能的影响；详细分析了箍筋的约束作用和高轴压比对构件延性的作用情况；给出了位移延性比和极限位移转角的经验公式以及相应不同抗震等级和不同轴压比下的最小含箍特征的建议值；分析了混凝土保护层与截面面积比对构件延性试验结果的影响．根据不同计算方法对试件的正截面强度进行了计算与对比分析；讨论了箍筋及底梁的约束对高强混凝土压弯构件正截面强度的影响     

圆形箍筋约束混凝土力学性能尺寸效应试验

为了考察约束混凝土轴压力学性能的尺寸效应,对10组圆形箍筋约束混凝土短柱进行了单调轴压试验,在试验基础上对比分析了试件几何尺寸对试件破坏特征,承载能力及变形能力的影响。试验结果表明：峰值应力随试件尺寸的增大而下降,且体积配箍率越低,下降趋势越明显;无保护层试件的峰值轴向应变、峰值环向应变以及峰值后变形能力也随试件尺寸的增大呈下降趋势;当体积配箍率较低时,保护层的存在使试件极限承载力有所提高,且大尺寸试件的提高幅度偏大;而当体积配箍率较高时,保护层对试件极限承载力贡献很小。     

往复荷载下配置高强钢筋桥墩滞回性能试验

 为研究配置HRB500 高强钢筋的混凝土桥墩的滞回性能, 进行了4 个混凝土桥墩试件的低周往复加载试验, 分析剪跨比、纵筋强度和箍筋强度对混凝土桥墩受力破坏形态的影响, 对比配置高强钢筋桥墩与普通钢筋桥墩, 两者滞回性能的异同。结果表明, 随着箍筋的有效约束下桥墩试件剪跨比的增加, 试件的变形能力增加, 滞回曲线更饱满, 刚度退化减缓。配置高强纵筋及高强箍筋桥墩试件的刚度退化、滞回曲线等滞回特性均优于配置普通钢筋桥墩试件, 同时提高了试件的承载能力及变形能力。     

高轴压比下BCCS高强混凝土柱拟静力试验研究

进行高轴压比下比例为1/2的9个密置焊接环式复合箍筋约束(BCCS)高强混凝土柱试件和1个对比试件的低周反复加载试验。研究轴压力比、配箍率和配箍形式对柱变形性能和滞回特征的影响。研究该类构件的破坏过程、破坏形态、滞回曲线、延性性能、耗能性能,分析塑性铰区域剪切变形角。研究结果表明:所有试件最终破坏均呈倒三角形的弯曲型破坏形态;塑性铰区域的剪切变形角较小,对试件弯曲变形的影响可忽略。在高轴压比下,全部BCCS高强混凝土柱试件都具有较饱满的滞回环,无明显的捏缩现象,表明这种柱的耗能性能较好;另外,随着轴压比的提高,其耗能性能降低,骨架曲线的强度下降段较陡,延性性能较差;随着箍筋间距的减小(配箍率的增大),其耗能性能提高,骨架曲线下降段愈平缓,延性性能愈好;与普通复合箍筋的对比试件相比较,BCCS效果更好,且延性性能更好,耗能更大。     

陶粒混凝土棱柱体和配箍棱柱体应力—应变全曲线的研究

本文对陶粒轻骨料混凝土棱柱体和配箍棱柱体的受压性能进行了试验研究,得到了试验的应力—应变全曲线,并提出了描述应力应变变化规律的全曲线方程。试验结果表明:约束陶粒轻骨料混凝土有着良好的延性。为保证这类混凝土构件正截面具有足够的延性,本文对箍筋间距、纵筋直径与箍筋间距比、箍筋无支长度与箍筋直径比提出了建议数值。     

双层高强箍筋约束高强混凝土不同截面柱的受力

为研究不同的配箍特征值、箍筋间距和箍筋强度因素对双层高强箍筋约束高强混凝土圆形柱和方形柱的约束效果的影响,采用有限元软件ABAQUS进行数值模拟和试验对比.研究结果表明:双层高强螺旋箍筋约束高强混凝土圆形柱具有较高的受压承载力和较好的延性.最后通过理论研究和线性回归两种方式对双层高强箍筋约束高强混凝土圆形柱的承载力计算公式进行推导,建立了简洁且与试验数据吻合良好的承载力计算公式.     

内配螺旋箍筋方钢管高强混凝土柱的轴压试验

为研究内配螺旋箍筋方钢管高强混凝土柱的轴压性能,对内填混凝土强度为112 MPa的3个内配螺旋箍筋方钢管混凝土(SCCFST)试件和1个方钢管混凝土(CFST)试件进行单调轴压加载,试验参数为螺旋箍筋的体积配箍率和屈服强度.结果表明:相较于CFST试件,SCCFST试件的轴压承载力基本没有提高,但峰值后性能有明显改善;每一次螺旋筋的断裂会导致SCCFST试件承载力显著下降;SCCFST柱承载力实测值与CFST柱承载力计算值的吻合程度较好.     

箍筋约束方形混凝土柱轴压强度尺寸效应律

箍筋约束混凝土柱轴压破坏名义强度存在尺寸效应,为了提高大尺寸箍筋约束方形混凝土名义轴压强度设计计算的合理性,研究了考虑尺寸效应的方形箍筋约束混凝土柱名义轴压强度的计算方法.考虑混凝土的非均质性,建立方形箍筋约束混凝土柱的三维细观数值模型,对其轴压作用下的破坏机制、失效模式和尺寸效应行为进行了分析.进而,凝练出了影响其轴压破坏尺寸效应的主导因素—箍筋的约束作用,即随箍筋约束作用增强,试件的名义轴压强度尺寸效应减弱.在经典的Ba6ant材料层次尺寸效应律的基础上,考虑箍筋约束作用的影响机制与规律,建立箍筋约束混凝土方柱构件层次的尺寸效应半理论-半经验公式.通过与模拟结果及已有试验数据的对比得知,所提出的尺寸效应公式能够很好地预测箍筋约束混凝土方柱的名义轴压强度.     

FRP约束方钢管混凝土短柱轴压性能研究

通过对8个不同FRP材料(碳纤维、玻璃纤维和玄武岩纤维)约束的钢管混凝土方柱的轴压试验研究,揭示此类构件的受力机理与破坏形态,探讨不同FRP约束材料对约束方钢管混凝土的轴向力学性能的影响.试验结果表明,碳纤维约束试件强度和延性提高最为明显. FRP材料的约束强度越大,约束钢管混凝土的轴向承载力越高并且延性越好.在相同约束强度下,玄武岩纤维约束试件的延性优于玻璃纤维约束试件.针对FRP约束钢管混凝土方柱,提出了承载力计算公式.与本试验和其他学者试验结果对比显示,该公式计算结果与试验值吻合良好.     

高温后高强混凝土剪切裂缝与拉剪箍筋销栓作用

为研究高温后高强混凝土的剪切裂缝和拉剪箍筋销栓作用,浇筑了两种强度高强混凝土Z形试件.分别对试件进行了200,400,800°C的高温试验,通过高温后试件的直剪试验,研究了温度和混凝土强度对剪切裂缝的影响.基于弹性地基梁理论建立了箍筋销栓作用模型,结合实测的剪切裂缝宽度和裂缝滑移,计算得到高温后高强混凝土与箍筋之间的销栓剪应力.研究结果表明:除200°C以外,高强混凝土的裂缝峰值位移(裂缝峰值宽度和裂缝峰值滑移)随温度的升高而增大;无论经历多高的温度,混凝土的强度越高,裂缝峰值位移越小;箍筋的销栓剪切应力与裂缝滑移呈线性关系,销栓剪切刚度随温度的升高而降低,随混凝土强度的增大而增大;销栓剪切应力随温度的升高而增大,随混凝土强度增大而减小.