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。     

碳纤维增强钢筋混凝土框架柱的界限轴压比和延性分析

以新抗震设计规范为依据，分析并推导出碳纤维增强钢筋混凝土框架柱截面在界限破坏条件下的轴压比，研究了纵筋、箍筋和碳纤维布对柱轴压比限值和延性限值的影响。研究结果表明，纵筋等级越高，界限轴压比越小；箍筋和碳纤维布的体积配箍率越大，界限轴压比越大；现有公式不适用于约束混凝土柱在高轴压比下发生大偏心受压破坏时位移延性比的计算，因此对高轴压比下约束混凝土柱的延性性能需要进一步研究。     

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.     

不同配箍形式下混凝土柱延性的试验研究

本文对6根区域约束混凝土柱和3根普通井字箍约束混凝土柱进行了周期往复荷载作用下的试验研究,分析了配箍形式及轴压比等因素对构件延性的影响。试验结果表明,区域约束的配箍方式能有效提高构件的延性。另外,通过本次试验还发现适当提高轴压比可以更好的发挥材料力学性能。     

高强连续螺旋箍筋约束混凝土柱的地震损伤试验分析

通过分析6根高强连续螺旋箍筋约束混凝土柱在低周反复荷载作用下的滞回性能,获得了各构件破坏时的累积滞回耗能.运用修正Park-Ang模型计算高强连续螺旋箍筋约束混凝土构件在不同位移角下的损伤指数,对柱全过程损伤趋势进行研究,发现:修正Park-Ang模型的计算结果能合理地反映不同参数的高强连续螺旋箍筋约束混凝土构件的损伤发展过程,并与试验结果一致;在高轴压下,无论高强连续螺旋箍筋约束混凝土装配式柱还是现浇式柱在模型中的耗能因子都大于0.037,在1/50位移角下的损伤指数计算值都小于0.7.由于具有很好的延性,高强连续螺旋箍筋约束混凝土柱的轴压比限制可以进一步放松.     

钢筋区域约束混凝土与角钢区域约束混凝土的抗震性能分析

为进一步提高钢筋区域约束混凝土的性能,现提出用角钢代替角部纵筋,通过这两种截面形式的区域约束混凝土在1.1和1.25的高轴压比下的往复荷载试验,比较其骨架曲线、延性、耗能等指标。试验结果表明:采用角钢区域约束混凝土并没有明显改善钢筋区域约束混凝土的性能,因此,尚需要研究一种新的截面形式以提高区域约束混凝土的性能。     

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     

不同约束系数区域约束混凝土柱抗震性能对比分析

对轴压比分别为1.1及1.25的共4根约束混凝土柱的滞回曲线、耗能能力及刚度退化进行对比分析。分析表明:同一轴压比下,区域约束混凝土柱的各项抗震性能指标均优于传统箍筋柱。对于区域约束混凝土柱,在轴压比提高的同时,如果相应提高约束系数K,构件的各项抗震性能指标可以得到相应改善。所以对于区域约束混凝土柱用约束系数K作为衡量其抗震性能的一个参考指标,有一定合理性。     

焊接环式箍筋约束高强砼柱裂缝开裂

对6个轻型节能钢-混凝土组合结构柱的低周期反复加载试验研究,分析各构件的延性、耗能性能、承载力,以及开裂过程和裂缝发展规律.结果表明,在轴压比相同时,高强混凝土柱的延性随着含箍特征值的增大而增大;而在含箍率相同时,其延性随轴压比的提高而明显下降,轴压比对延性的影响比箍筋因素要显著.柱的延性随着轴压比的增加而减小.使用高强度焊接环式箍筋,能有效改善高强混凝土柱的延性,特别是在较高轴压比下,箍筋的作用更加明显.     

高轴压比下内置闭合钢管的钢骨砼桥墩曲率延性系数

为提高震区桥梁抗震延性,选择内置闭合钢管的钢骨混凝土矩形桥墩进行延性设计.考虑到近场罕遇地震下桥墩可能承受较大轴力,根据平截面假定、力的平衡和材料本构关系,分别推导了高轴压比下截面屈服曲率和极限曲率关于截面设计参数的解析公式,并通过数值方法验证了解析公式的正确性.将截面极限曲率和屈服曲率之比定义为曲率延性系数,实现已知截面设计参数定量计算桥墩延性的目的,并以曲率延性系数为指标比较了钢骨混凝土桥墩和箍筋约束混凝土桥墩的抗震延性.研究结果表明:高轴压比下,利用截面设计参数计算曲率延性系数的解析方法是可行的;当耗材相同时,高轴压比下钢骨混凝土桥墩较箍筋约束混凝土桥墩具有更好的抗震延性.     

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.     

高轴压比柱脚拉杆约束方钢管超高强混凝土柱抗震性能试验

为了提高高轴压比方钢管超高强混凝土(SUCFST)柱抗震性能,提出一种在柱脚设置约束拉杆的增强构造方法.开展2根无拉杆约束SUCFST柱和2根柱脚拉杆约束SUCFST柱在高轴压比下的水平低周往复加载试验,研究参数为轴压比和约束拉杆间距.试验结果表明:增设约束拉杆能够显著提高SUCFST柱的受弯承载力、变形性能和耗能性能;减小约束拉杆间距有利于提高大位移角下SUCFST柱的单圈耗能量;增大轴压比对SUCFST柱的变形性能存在不利影响.     

方钢管约束钢筋混凝土柱拟静力有限元分析

采用ABAQUS软件建立5根方钢管约束钢筋混凝土(STRC)柱的三维实体精细有限元模型并进行拟静力分析,模型考虑了混凝土的塑性损伤性质和钢材的弹塑性混合强化性质以及钢管、钢筋对核心混凝土的约束作用.在破坏形态、荷载-位移滞回曲线、荷载-位移骨架曲线和刚度退化-位移曲线的有限元结果与已有拟静力试验结果吻合较好的基础上,进一步分析了各部件的应力-应变和塑性耗能特征.结果表明:①高轴压比0.8作用下,钢管的约束作用可显著减小核心混凝土、纵筋和箍筋的应变峰值,提高柱的总塑性耗能值而降低核心混凝土的塑性耗能占比,延缓核心混凝土压碎破坏,提高承载力和延性;②当轴压比由0.34增大为0.65、0.8,各部件的压应变峰值以及总塑性耗能值都增大,核心混凝土的耗能占比增大而更易压碎;③当混凝土强度等级降低,钢管作为延性材料承担了更大比例的塑性耗能,提高了柱的延性.     

低预应力钢带箍加固钢筋混凝土柱抗震性能研究

对3根采用低预应力钢带箍约束加固的钢筋混凝土柱及2根对比柱进行拟静力试验,研究较高轴压比下加固柱的抗震性能.试验主要参数为轴压比和钢带箍的布置,通过试验研究了约束柱和对比柱的承载力、滞回特性和延性等重要抗震性能指标.试验结果表明,横向低预应力钢带箍能够有效抑制较高轴压比下约束柱斜向裂缝的发展,扩大塑性铰的范围,提高柱的变形能力,使得约束柱抗震性能得到较大程度提高.     

钢筋混凝土框架柱在高轴压比下的抗震性能试验

在大型火力发电厂主厂房结构、高层钢筋混凝土结构以及其它重型工业建筑结构中，柱一般都承受很大的竖向荷载，故轴压比设计问题是柱设计的一个非常重要的因素。针对目前大型火力发电厂主厂房结构设计时遇到的突出问题之一－钢筋混凝土框架柱轴压比超限现象，进行了3个采用复合配箍框架柱在高轴压比下和周期反复荷载作用下受力性能的试验研究，观察了框架柱破坏过程和破坏机理，分析和研究了复合箍钢筋混凝土柱的高轴压比和配箍率等因素对复合箍钢筋混凝土柱滞回特性、延性的影响。最后，通过试验现象研究，对框架柱轴压比限值作了较为系统的论述，主要针对《火力发电厂结构设计规范》中轴压比限值较《混凝土结构设计规范》（GBJ10－89）超限问题进行进一步的研究和探讨。     

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。     

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。     

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.     

GFRP管约束UHPC柱的伪静力试验

针对特定环境需求下柱的抗震与耐腐蚀能力,提出一种玻璃纤维增强复合材料与超高性能混凝土组合柱;考虑不同轴压比和GFRP (Glass Fiber Reinforced Plastics,玻璃纤维增强塑料)管纤维丝缠绕角度参数,对6个组合柱试件和1个超高性能混凝土(UHPC)对比柱试件开展了水平低周往复加载试验;对试件的滞回曲线、延性系数、强度和刚度退化系数、应变变化规律以及耗能能力进行了研究.研究结果表明:GFRP管能够改善试件破坏形态,提高试件抗震性能;当轴压比一定时,45°缠绕管组合柱的极限水平承载力和等效刚度比80°缠绕管组合柱低,但其延性系数更高,耗能能力更好,GFRP管对混凝土的约束作用也更强;在试验轴压比为0.2,0.3,0.4,轴压比越大,试件的极限水平承载力越低,延性越差,耗能能力下降.     

不同轴压比RCS梁柱组合件抗震性能分析

提出了一种新型钢筋混凝土柱-钢梁(RCS)组合件的节点构造形式,并研究其抗震性能。对6个1/2比例的柱贯通型RCS组合件进行了拟静力试验,并使用ABAQUS软件进行有限元数值模拟和拓展参数分析,研究了轴压比对组合件的承载力、滞回性能、延性、刚度退化及耗能能力等抗震性能参数的影响规律。研究结果表明:钢板箍可有效约束节点处核心混凝土;组合件达到极限状态时,破坏模式主要分为梁铰破坏和构造破坏,梁铰破坏的组合件的抗震性能优于构造破坏组合件的抗震性能;RCS梁柱组合件的有限元模拟结果与试验结果较符合;轴压比对组合件抗震性能有较大影响,随着轴压比提高,组合件的滞回曲线变得饱满,耗能能力变强,但延性降低,承载力衰减速率加快。在一定范围内,提高轴压比有利于增大RCS组合件水平承载力,但在高轴压比下,其水平承载力略有降低。组合件破坏形态与特征符合抗震设计原则;工程应用中应对焊缝质量提出严格要求,避免组合件出现构造破坏;按"强柱弱梁、强节点弱构件"原则设计的RCS组合件具有良好的抗震性能。