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     

高强混凝土短柱抗震性能试验研究

通过对高强混凝土短柱在轴压力和水平反复荷载作用下抗震性能的试验研究,分析了轴压比和配箍率对高强混凝土短柱延性的影响,得出了满足一定位移延性要求的高强度混凝土短柱的轴压比限值和柱箍筋加密区最小体积配筋率的建议值,可供设计参考。     

钢骨超高强混凝土短柱抗震性能试验研究

对12根钢骨超高强混凝土短柱(λ≤2.0)在低周反复荷载下抗震性能进行了试验.发现其压缩强度为92.9～108.1 MPa,柱主要破坏形态为剪切破坏.并且分析了剪跨比、轴压比及配箍率对延性的影响,最后根据试验结果,提出了满足一定延性要求(μΔ≥3.0)钢骨超高强混凝土短柱的轴压比限值和箍筋加密区的最小体积配箍率的建议值.该值要比现行规程的相关规定更为严格.同时进一步提出了箍筋加密区的最小配箍特征值,可为规程的修订及工程应用提供参考.     

钢筋混凝土框架柱的三维有限元模拟分析

通过ANSYS软件模拟了单调荷载作用下钢筋混凝土试验框架柱的荷载—位移曲线,并与相应的试验结果进行比较分析.在有限元模拟试验框架柱的基础上,用ANSYS软件模拟了未做过试验的不同轴压比下的框架柱荷载—位移曲线.最后,根据ANSYS模拟的普通混凝土和高强混凝土框架柱的单调荷载—位移曲线,分析和讨论了箍筋形式、混凝土强度及截面形式等因素对轴压比限值的影响,从而确定出各种情况下的轴压比限值.     

高强连续螺旋箍筋约束混凝土装配式柱恢复力模型的试验

根据5个外包钢板箍＋栓筋连接的装配整体式柱和3个整体现浇柱高强连续螺旋箍筋约束混凝土柱拟静力试验结果,通过理论分析和试验数据拟合,给出钢板箍＋栓筋连接的装配式柱恢复力模型特征参数的计算方法,提出“定点指向”三折线恢复力模型。研究结果表明：高强箍筋对混凝土的约束作用、钢板箍的厚度和高度,以及轴压比大小对构件的极限荷载与屈服荷载比值影响较小;极限荷载随着轴压比的增大而增大,延性随着轴压比的增大而降低,随着钢板箍的高度的增大而提高;通过试验骨架曲线和计算骨架曲线的对比,两者比较吻合,能够比较全面地反映构件的实际受力性能,所提恢复力模型较为合理。     

高强混凝土框架柱延性性能试验研究

主要研究高强混凝土框架长柱在低周反复荷载作用下的延性性能,分析轴压比、配箍特征值和配箍形式对构件延性性能的影响.     

再生混凝土长柱的抗震性能试验研究

为研究再生混凝土框架柱的抗震性能,对剪跨比为4、截面尺寸为450 mm×450 mm的6根再生混凝土柱和1根普通混凝土柱进行低周反复荷载试验.试验参数主要为纵筋率、轴压比、箍筋加密区的体积配箍率,其中配箍率的取值与国家规范的要求接近.结果表明,低轴压、低配箍的再生混凝土柱可实现良好的延性和变形性能,能满足抗震设计的要求;较高轴压、低配箍的再生混凝土柱最终发生剪切压溃,呈现出显著的脆性性质;较高轴压的再生混凝土柱在提高配箍后,延性与耗能性能得以改善.建议轴压比不宜过大,并适当提高配箍要求.此外,分析表明再生混凝土柱极限受弯承载力的计算可采用与普通混凝土柱类似的方法,通过考虑钢筋强化、合理选取再生混凝土的本构模型进行准确计算.     

欧美与中国规范柱端箍筋加密区配箍特征值的对比

各国规范对柱端箍筋加密区都有详细规定,但是各国之间的横向对比能让人清楚地认识各国规范之间的差别.通过对比中国、美国及欧洲三者对抗震框架柱端箍筋加密区配箍要求,发现当轴压比较小时,中国的柱端配箍特征值与欧、美的相比差别不大;但当轴压比较大时,中国的配箍特征值比欧、美的规定小很多.     

钢筋混凝土框架柱延性分析

分析了影响钢筋混凝土框架柱延性的主要因素,指出框架柱延性主要与轴压比和箍筋对混凝土的约束程度有关,并结合《建筑抗震设计规范》（GB50010-2010）介绍了保证框架柱延性的主要抗震构造措施：轴压比限值、最小配箍特征值及纵向钢筋最小配筋率.     

焊接箍筋高轴压比高强混凝土柱裂缝发展

为研究轴压比、配箍率、箍筋连接形式的变化对混凝土柱裂缝发展的影响,以5根高轴压比、高强混凝土柱试件为研究对象,施加低周反复水平载荷进行拟静力试验,对各试件的破坏形态、混凝土裂缝发展进行研究.结果表明:高强混凝土柱在反复水平载荷作用下先出现水平细小裂缝,随着水平位移加大出现斜向裂缝,并逐渐加长、贯通、加粗,最终柱脚混凝土压碎,发生弯曲破坏;柱达到极限破坏时,大部分纵筋屈服或溢出,部分箍筋屈服;配箍率大、采用焊接环式箍筋的试件承载力较大、耗能大,延性好.     

钢管混凝土核心柱轴压极限承载力

为了研究钢管混凝土核心柱的轴压性能及轴压极限承载能力,以钢管混凝土核心柱中钢管混凝土及矩形箍筋约束混凝土的应力应变关系为基础,结合已有的试验及理论研究成果,将钢管混凝土核心柱轴压破坏过程分为3个阶段,定义了钢管混凝土核心柱的轴压极限状态,并提出了钢管混凝土核心柱轴压极限承载力的计算公式。该计算公式明确反映了箍筋套箍指标对核心柱承载能力的影响。计算结果与试验吻合良好。     

钢筋钢丝网砂浆加固钢筋混凝土方柱耗能特性数值分析

为了提升钢筋混凝土柱抗震加固效率,采取钢筋钢丝网砂浆加固方法,同时研究加固后的耗能特性。本文结合3根钢筋混凝土方柱拟静力反复加载试验,依据Mander模型建立了钢筋钢丝网约束混凝土的应力-应变关系,并与试验相互对比验证。在此基础上进行了不同因素条件下72个钢筋混凝土试件的数值分析研究,主要因素包括剪跨比、纵筋配筋率、配箍率、混凝土强度等级和轴压比。结果表明：建立的钢筋钢丝网砂浆加固RC方柱数值模型耗能计算结果与试验值吻合良好;结合灰色关联度参数分析,影响试件耗能的因素依次为剪跨比、纵筋配筋率、配箍率、混凝土强度等级和轴压比。     

基于性能的FRP加固混凝土柱抗震水平及指标选取

在研究FRP加固混凝土框架柱的抗震性能时引入了基于性能的抗震设计理论,从适用性、经济可修性、安全性三个方面将FRP加固框架柱的抗震性能划分为5个等级:正常使用、暂时使用、可修使用、生命安全及防止倒塌.对FRP加固框架柱的位移角限值进行统计分析,讨论了位移角与纵筋率ρs、配箍特征值λv、剪跨比λ、轴压比n及FRP特征值λf之间的关系;结果表明,n和λf对位移角有显著影响.选取位移角作为性能指标,并将n和λf引入到位移角的量化当中,给出了基于性能的抗震设计的指标限值.     

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。     

X形配筋增强高强钢筋异形柱边节点抗震性能数值模拟

为研究X形配筋增强高强钢筋混凝土异形柱边节点抗震性能,采用Abaqus有限元方法分别模拟不同轴压比、梁筋直径、混凝土强度、钢筋强度试件在低周往复作用下的受力过程。对比分析各试件的承载能力、变形能力、滞回性能和刚度退化。考察各参数对X形配筋增强高强钢筋混凝土异形柱边节点抗震性能的影响。结果表明:轴压比0.28下试件滞回性能最好;梁筋直径的增加可以延缓刚度退化,承载能力、变形能力增强,但滞回性能变差;600 MPa级高强钢筋与C60强度混凝土结合的试件及HRB 500高强钢筋与C50强度混凝土结合的试件抗震性能相对较好。     

高强箍筋约束混凝土桥墩的抗震耗能分析

利用有限元软件ABAQUS对8根分别配置PC钢棒或HRB500级钢筋作箍筋的高强混凝土桥墩进行了低周反复水平荷载下的抗震性能仿真分析,研究其滞回曲线、骨架曲线、位移延性系数、累积滞回耗能、能量延性系数等的变化规律.进一步探讨轴压比、配箍种类、箍筋间距、混凝土强度等对桥墩抗震性能的影响,结果表明:模拟结果与文献试验结果吻合良好,验证了有限元模拟的正确性;PC钢棒或HRB500级钢筋作高强箍筋约束高强混凝土在低周反复水平荷载作用下的滞回曲线均较饱满,滞回环包络面积大,延性和耗能能力好,且相比之下PC钢棒的抗震性能更为优越.     

高强混凝土柱的耐火极限

编制了高强混凝土柱高温反应的全过程分析程序,程序中近似考虑了高强混凝土的爆裂效应,程序的有效性得到了其他学者试验结果的验证.针对不同轴压比、截面尺寸、配筋率和荷载偏心率共480种工况进行了高强混凝土柱的高温反应分析,揭示了各主要参数对高强混凝土柱耐火极限的影响规律,并与普通混凝土柱的相应结果进行了对比.基于计算结果定量给出了高强混凝土柱耐火极限的简化确定方法.研究结果表明,高温爆裂对高强混凝土柱的耐火极限影响显著;严格控制轴压比和荷载偏心率、保证足够的截面尺寸,是提高高强混凝土轴压柱和偏压柱耐火极限的有效措施.     

箍筋约束L形截面柱轴压性能分析

为了研究箍筋约束混凝土L形截面柱的轴心受压性能，进行了7根箍筋约束混凝土柱的轴心受压试验，并采用有限元软件分析了箍筋对L形截面柱的核心混凝土的约束作用，建立了箍筋横向约束应力计算模型．在此基础上通过试验回归分析了箍筋约束混凝土的抗压强度、峰值应变与配箍特征值、箍筋有效约束系数的关系表达式，并建立了箍筋约束混凝土L形截面短柱的轴心受压承栽力计算公式．结果表明约束混凝土的抗压强度及其峰值应变与配箍特征值和箍筋有效系数的乘积呈非线性关系．与试验结果比较，轴心受压承载力计算公式偏于安全，可用于箍筋约束混凝土L形截面短柱的轴心受压承载力的分析．     

精轧螺纹钢混凝土柱抗震性能理论与数值模拟

为了提出一种混凝土柱的抗震性能计算方法并研究精轧螺纹钢 (PSB) 混凝土柱的抗震性能，基于截面分割法理论，采用MATLAB软件开发了PSB筋材混凝土柱抗震性能计算程序。之后对9个PSB筋材混凝土方柱进行了低周反复荷载作用下的数值模拟。研究PSB筋材混凝土柱抗震性能随着PSB筋材配筋率、混凝土强度和轴压比改变时的变化规律。结果表明:提高PSB配筋率或混凝土强度时，承载力和耗能能力会随之提高；模型S1-1.29相较于S1-0.64承载力提高了37.6%，在5.0%位移角下的累积耗能提高了45.7%；模型S2-60相较于S2-40承载力提高了18.2%，在5.0%位移角下的累积耗能提高了13.8%；增大轴压比时，耗能能力提高，峰值荷载变化不大，峰值荷载对应的位移角减小；轴压比较大时，模型在达到峰值荷载后的水平承载力退化速度加快。     

不同轴压比再生混凝土框架柱抗震性能试验研究

文章通过对5个粗骨料取代率为100%再生混凝土框架柱低周反复荷载下的抗震性能试验,研究各试件的破坏形式、滞回特性、延性性能、承载能力,分析轴压比对试件的抗震性能的影响。结果表明:在剪跨比、配箍率、混凝土强度都一致的条件下,随着轴压比的增加,试件的滞回曲线越来越扁平,耗能能力、延性及极限承载力不断下降。再生混凝土框架柱抗震性能的变化规律与普通混凝土柱基本相似,略低于普通混凝土柱构件,因而可以确定再生混凝土框架柱适用于低轴压结构。