高性能CFRP筋混凝土柱的抗震性能

对4根CFRP筋混凝土柱进行低周反复拟静力试验,研究CFRP筋混凝土柱及其经模拟地震损伤修复后的抗震性能,分析试件的柱顶水平荷载与相应位移的滞回曲线、变形性能、耗能性能和刚度退化等特征,给出综合性能评价指标和恢复力模型及其计算方法。研究结果表明:试件具有较强的变形能力和承载能力,轴压比和体积配箍率是影响CFRP筋混凝土柱抗震性能的重要因素;传统的延性系数不能全面反映CFRP筋混凝土柱的抗震性能,综合性能指标能较好地反映轴压比和体积配箍率对CFRP筋混凝土柱抗震性能的影响。     

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.     

CFRP约束空心薄壁墩抗震性能试验

为了研究外贴碳纤维增强聚合物(CFRP)加固空心薄壁墩柱的抗震特性,对7根柱进行了低周反复加载试验,其中2根柱为对比柱,另外5根柱采用CFRP环向缠绕加固。试验研究了CFRP加固率、配箍率对墩柱抗震性能的影响。结果表明:所有试件均具有很好的延性抗震性能,延性系数为3.81~5.85;CFRP具有与箍筋相似的力学性能,可以有效地改善空心薄壁墩柱的抗震性能,延性和耗能能力提高显著,但承载力提高有限;随着CFRP层数的增加,延性系数相应地增大,粘贴2层CFRP布的低配箍率墩可以达到高配箍率裸墩的位移延性系数;CFRP布最佳加固率与结构设计参数有关。     

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。     

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.     

CFRP加固桥梁RC短柱远程协同拟动力实验

针对已建的不能满足现有抗震规范设计要求的桥梁圆截面钢筋混凝土短柱,通过FRP加固后并在恒定轴力作用下,利用NetSLab实验平台进行国内首次整桥的远程协同拟动力实验.分析了2根CFRP加固剪切柱在地震荷载作用下的破坏现象、延性及耗能等.结果表明:CFRP加固不仅阻止了短柱的脆性剪切破坏,而且使破坏模式转化为延性弯曲破坏,使构件具有了稳定的滞回性能及耗能能力,有效地改善了短柱的抗震性能.     

配置高延性不锈钢钢筋混凝土柱抗震性能试验研究

进行了6个配置高强度、低弹性模量、高延性的不锈钢钢筋混凝土柱的拟静力试验,并与普通钢筋柱对比,研究其破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、位移延性等抗震性能和承载力,并分析轴压比和纵筋配筋率的影响。结果表明:不锈钢试件均发生柱根部正截面压弯破坏;其滞回曲线与普通钢筋试件的相似,但耗能能力更好;不锈钢试件的位移延性系数比普通钢筋试件的略低,但其屈服位移和极限位移分别比普通钢筋试件的大21%～24%和2%～19%;不锈钢试件的受弯承载力计算值和试验值之比与普通钢筋试件的相近,平均为0.79,具有一定的安全储备;当箍筋间距大于100mm时,其约束作用对试件承载力的提高不明显。     

蜂窝组合梁-复合螺旋箍混凝土柱节点试验

为推广组合梁-复合螺旋箍混凝土柱结构体系,提出了一种梁贯通式的蜂窝组合梁-复合螺旋箍混凝土柱节点,节点核芯区采用双U形箍筋贯穿梁腹板,并在梁上下翼缘位置设置柱短钢板箍.对两个1/2缩尺的蜂窝组合梁-复合螺旋箍混凝土柱节点试件和一个模拟节点核芯区试件进行了低周反复荷载试验.试验结果表明扩张比为1.2的试件在非洞口处出现了钢梁的弯曲破坏,扩张比为1.3的试件同时在洞口和非洞口处同时出现了钢梁的弯曲破坏.提出了节点抗剪承载力计算公式,节点试件试验值与计算值吻合.两个节点试件的荷载位移曲线呈理想的梭形,且延性系数分别为4.55和4.30,等效粘滞阻尼系数分别为0.46和0.38,说明节点有良好的抗震性能.     

CFRP-PE-不锈钢筋混凝土短柱的设计方法研究

进行了17个CFRP-PE-不锈钢筋混凝土短柱和8个对比试件的轴压试验,探究不锈钢种类、箍筋间距、CFRP厚度、PE厚度对该类组合柱的破坏模态、荷载-应变曲线、极限应变、极限承载力、延性的影响规律.试验结果表明：在CFRP和混凝土间设置PE垫层能提高该类组合短柱的延性和变形能力,并降低其承载力;增大CFRP厚度可提高其承载力和极限应变,但试件表现出增大的脆性;减小箍筋间距或增大钢筋强度可显著提高其承载力、峰值应变和延性.建立了有限元模型,有限元分析表明：增大PE厚径比会显著提高该类组合短柱的变形能力和延性,并降低CFRP对其承载力的影响;增大配箍率、不锈钢强度、CFRP抗拉强度、CFRP厚度可提升该类组合短柱的极限应变与承载力;提高混凝土强度会提高该类组合短柱的峰值承载力,但降低其极限应变.最终建议了该类组合短柱的延性设计方法、承载力模型和极限应变模型.     

角钢混凝土柱延性与抗震措施

针对目前的规范或规程均尚未明确给出角钢混凝土柱的抗震构造措施这一问题,基于9根剪跨比为3、采用钢板箍的角钢混凝土柱拟静力试验获得的骨架曲线,采用能量等效法计算了试验柱的位移延性系数.结果表明,轴压比不变的试件,随钢板箍配箍率的增加,位移延性系数增大;钢板箍配箍率不变的试件,随轴压比的增加,位移延性系数减小;最后给出角钢混凝土柱抗震构造措施,为采用该类柱的结构设计提供依据.     

钢套法加固方钢管混凝土柱抗震性能试验研究

针对方钢管混凝土柱加固后的抗震性能进行了6根柱的低周反复荷载破坏试验,研究了外套钢套法和外包钢套法两种加固方法以及钢套壁厚、施焊和加固高度对加固效果的影响,分析了相应的加固机理。通过对试件的滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能能力、承载力及刚度退化系数等参数的分析可知:钢套法合理加固保证了混凝土柱"强剪弱弯"抗震延性设计目标,其破坏形态均表现为压弯破坏;外套钢套法加固提高柱的承载力作用有限,但极大提高了混凝土柱的延性性能,使其抗震性能明显提高;外包钢套法加固显著提高了混凝土柱的承载力、刚度,使其延性性能有所改善,抗震性能显著提高。     

配高强箍筋的高强混凝土柱抗震性能试验研究

设计制作了不同配箍率及箍筋强度的C100高强钢筋混凝土柱模型,并对其进行了低周反复荷载试验,研究其破坏形态、骨架曲线、延性性能、刚度退化、承载力退化等性能。对比分析不同箍筋强度和配箍率对高强钢筋混凝土柱抗震性能的影响,结果表明,除常用的提高配箍率能有效提高高强混凝土的抗震性能外,配高强度箍筋的高强混凝土的承载力有较大提高,并能有效提高高强度混凝土柱的延性,对高强混凝土柱的抗震性能有明显改善,在配箍率提高空间有限情况下,提高箍筋强度也是改善高强混凝土柱抗震性能的有效措施,也可以同时采用两种措施。     

配置组合封闭箍筋叠合框架梁端抗震性能试验

通过6个试件的低周反复加载试验,研究了配置HRB500纵筋和组合封闭箍筋的叠合混凝土框架梁端的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、延性等抗震性能以及极限承载能力.结果表明:叠合试件的叠合面和根部结合面出现开裂和滑移,其滞回曲线捏拢,耗能、极限承载力和位移延性系数均小于整浇试件;叠合试件的位移延性系数为3.6~4.5;叠合试件与整浇试件的极限承载力之比平均为0.90,但与按规范GB 50010—2010得到的计算值之比平均为1.31;达到极限承载力前,各试件的高强纵筋和斜拉破坏试件的箍筋均能受拉屈服;配箍形式和根部结合面类型对叠合试件的抗震性能和极限承载力影响不大.     

配螺旋箍筋芯柱的钢筋再生混凝土柱性能研究

通过对12根配螺旋箍筋芯柱的钢筋再生混凝土柱分别进行轴心受压试验和偏心受压试验,阐述了主要试验现象及破坏形态,对各试件的承载力、荷载-应变曲线、荷载-位移曲线和荷载-挠度曲线进行了细致分析,结果表明:配螺旋箍筋芯柱的钢筋再生混凝土柱的轴心受压承载力明显低于相同截面尺寸及配筋情况的钢管钢骨再生混凝土柱,说明螺旋箍筋对混凝土的约束作用低于钢管;外围混凝土破坏后,核心区螺旋箍筋芯柱混凝土仍可继续工作,破坏后的混凝土柱仍具有一定的承载能力,在柱核心区配置螺旋箍筋钢筋笼,可提高柱的抗震防倒塌能力;核心区配置螺旋箍筋芯柱可大幅提高柱的偏心受压承载力.     

自锁碳纤维布间接加固混凝土框架中节点的抗震性能

通过5个加固节点试件的低周反复荷载模型试验,对自锁CFRP布间接加固混凝土框架中节点的破坏过程、承载能力、滞回曲线、延性以及耗能能力进行研究。基于混凝土结构抗震加固理论,考虑原节点核心区实际抗剪能力的修正以及梁柱端间接加固CFRP布对节点核心区抗剪能力的贡献,建立梁柱端自锁CFRP布抗震加固混凝土框架节点承载力的计算公式。研究结果表明:梁柱端自锁CFRP布间接加固技术能有效延缓纵筋在核心区的黏结滑移,避免CFRP被提前剥离破坏,明显改善节点的抗震性能,其承载能力、延性和耗能能力的提高幅度分别达到9.2%~21.6%,46.9%~61.8%和86.0%~125.0%;与增大梁柱端横向CFRP布箍配置率相比,适当增大梁端钢箍配置率或梁端纵向CFRP条带配置率对节点抗震性能的提高效果更显著;采用承载力计算公式所得计算值与试验值较吻合,该计算公式可用于实际工程中混凝土空间节点的CFRP抗震加固设计。     

碳纤维布加固钢筋混凝土柱的抗震性能试验研究

对3根不同足尺碳纤维片材的加固混凝土柱在水平低周反复荷载作用下进行了试验研究。对比分析了试验柱的抗剪承载力、柱顶位移、延性、滞回曲线、骨架曲线等抗震性能。结果表明:采用碳纤维环绕包裹粘贴加固柱对混凝土柱的抗剪承载力提高较明显,柱的初始刚度增加,柱的变形能力和延性明显提高,钢筋混凝土柱消耗地震能量的能力增强,使柱的抗震性能得到显著改善;二层包裹与一层包裹碳纤维片材对比分析表明,这2种方法对结构影响区别不大,原因在于柱包裹碳纤维提高结构抗震性能主要是套箍作用增加了混凝土柱的约束,且增加层数对增加约束的效应有限。     

焊接复合箍筋柱蜂窝梁组合节点的拟静力试验

选取4组8个梁柱节点模型,对焊接复合箍筋柱蜂窝梁组合节点进行拟静力试验研究.分析组合节点在模拟地震作用下的破坏形态及承载力,并探讨其抗震性能.试验观测及分析结果表明,在RCS梁柱节点中,箍筋除了抗剪作用外,对约束混凝土、减少节点剪切变形和增加延性均起重要作用;采用外伸式端板连接的试件,其在柱端低周反复荷载作用下具有较好的延性和耗能能力.通过对比3种节点连接形式发现,钢梁对梁柱节点的转动性能约束越强,则钢筋混凝土柱分配到的水平地震剪力越大,核心区混凝土发生的剪切破坏也越严重.     

钢筋混凝土桥墩地震破坏振动台试验研究

钢筋混凝土桥墩箍筋约束不足和剪跨比过小(短柱)造成的脆性剪切破坏在近几次地震桥梁震害中占有较大比重.为解决此问题设计制作了各3根圆形截面和方形截面桥墩试件,分别代表具有良好箍筋约束、配箍率不足和小剪跨比3种情况,并通过振动台试验研究了其抗震性能.对小震、中震和大震作用下桥墩试件的破坏形态、加速度和位移反应、位移延性系数和耗能等方面进行了比较分析,结果表明,小剪跨比桥墩在地震作用下反应位移延性系数较大,在抗震设计时应引起足够重视.     

CFRP-钢管混凝土加固RC短柱偏压性能试验

通过8根碳纤维增强复合材料(CFRP)-圆钢管自密实混凝土复合加固和4根圆钢管自密实混凝土加固钢筋混凝土(RC)方形短柱的受压试验,研究了复合加固RC短柱偏压受力性能,分析了偏心距和CFRP层数对复合加固RC短柱的破坏形态、承载力、刚度和延性的影响.复合加固RC短柱的破坏形态包括端部混凝土的压碎、受压区钢管屈曲和CFRP断裂.加固试件表现出延性破坏特征,达到极限承载力后,仍具有一定的承载和变形能力.随着偏心距的增大,加固试件变形增大;偏心距为20,40和60 mm的试件极限承载力平均降低幅度分别约为25%,37%和42%.随着CFRP层数的增加,加固试件变形减小,延性降低;CFRP层数为1和2的试件极限承载力平均提高幅度分别约为16.2%和39.8%.     

角钢混凝土柱延性与抗震措施

针对目前的规范或规程均尚未明确给出角钢混凝土柱的抗震构造措施这一问题,本文基于9根剪跨比为3、采用钢板箍的角钢混凝土柱拟静力试验获得的骨架曲线,采用能量等效法计算了试验柱的位移延性系数,结果表明,轴压比不变的试件,随钢板箍配箍率的增加,位移延性系数越大;钢板箍配箍率不变的试件,随轴压比的增加,位移延性系数越小;最后给出角钢混凝土柱抗震构造措施,为采用该类柱的结构设计提供依据。