钢筋混凝土柱轴压强度尺寸效应影响因素分析

钢筋混凝土构件的尺寸效应主要是由混凝土材料本身的非均质性和力学性能的非线性和钢筋/混凝土相互作用的高度复杂性共同导致的.影响钢筋混凝土柱轴压破坏及名义强度尺寸效应的因素主要包括:长细比、纵筋配筋率、配箍率及混凝土强度等级等.本文设计了最大截面尺寸为600mm×600mm的18组几何相似的钢筋混凝土柱,对其在轴心压缩加载作用下的破坏行为进行了试验研究,并对钢筋混凝土柱名义轴压强度尺寸效应的影响因素进行了分析与讨论.研究表明:(1)Ba6ant提出的"尺寸效应律"能够较好地描述大尺寸钢筋混凝土柱名义轴压强度的尺寸效应规律;(2)随长细比增加,纵筋配筋率/配箍率减小,混凝土强度等级提高,钢筋混凝土柱名义轴压强度尺寸效应越明显.     

钢管混凝土柱纯扭破坏尺寸效应细观数值分析

在地震作用下,钢管混凝土柱常受到扭转作用或压-弯-剪-扭复合作用,扭矩的存在会加剧钢管混凝土柱的破坏.为探究钢管混凝土柱纯扭破坏及尺寸效应行为,采用三维细观数值模拟方法,考虑混凝土细观组分的非均质性及钢管与混凝土间的接触作用,建立了钢管混凝土柱的三维纯扭细观数值模型.分析了结构尺寸、套箍系数和截面形状对不同尺寸钢管混凝土柱纯扭破坏的影响.最后,对比并修正了Ba6ant尺寸效应律,提出了全尺寸范围内的名义抗扭强度公式.结果表明：(1)素混凝土柱纯扭破坏表现出显著的脆性破坏特征,而钢管混凝土柱纯扭破坏表现出一定的延性破坏特征;(2)钢管混凝土柱纯扭破坏具有尺寸效应,且方柱的尺寸效应强于圆柱;(3)在低约束作用(用套箍系数标征)下,钢管混凝土柱纯扭破坏尺寸效应较为明显,随着套箍系数的增加,名义抗扭强度的尺寸效应被削弱.     

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。     

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     

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中等约束钢筋混凝土方柱反复受压本构模型

为填补FRP约束混凝土滞回本构模型的空白,对边长305mm,高915mm及边长204mm,高612mm两种尺寸的CFRP约束钢筋混凝土方柱,采用500t四棱柱压力试验机进行了单调及反复轴压试验.试验结果表明,大尺寸CFRP约束钢筋混凝土方柱的应力-应变关系曲线存在软化段,CFRP的约束作用为中等约束,且尺寸效应对CFRP的有效约束作用有明显影响;箍筋对单调受压应力-应变曲线形状、极限压应变、反复受压卸载曲线和残余应变影响均较大.基于试验结果提出了考虑钢筋、尺寸效应及CFRP包裹层数等影响参数的CFRP中等约束混凝土方柱的反复受压本构模型.模型由描述包络线的单调受压本构模型、曲线形式的卸载曲线及直线形式的再加载曲线3部分组成,模型预测结果与试验结果吻合较好.     

高强混凝土柱抗震性能的足尺试验研究及理论分析

利用一套简单可靠的加载装置 ,对 6根 5 1 0mm× 5 1 0mm的高强混凝土柱足尺试件进行了固定轴力下的水平往复加载试验 .试验参数为塑性铰区的箍筋间隔、强度及轴压比等 .将试验结果与理论计算结果进行了对比 .研究表明高强混凝土柱的抗震延性受轴压比及配箍率影响较大 ,而现行的美国混凝土设计规范ACI3 1 8— 99抗震规范的箍筋设计公式对轴压比的影响考虑不足 .本文根据试验提出了一个以柱端相对位移或延性为性能指标的配箍设计公式     

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。     

箍筋约束高强混凝土轴压力学性能试验研究

试验旨在研究箍筋约束对于混凝土轴压力学性能:强度、延性和随机性的影响.试验采用C70高强混凝土、方形箍筋约束试件,静态加载,每种试件得到5至7条全曲线样本.结果发现,当配箍率从1.1%提高到3.4%时,峰值强度提高47%,延性提高76%,同时标准差曲线峰值从8.95MPa降低到6.52Mpa,说明箍筋约束明显提升高强混凝土的力学性能,并减小其随机性.     

预铸复合螺箍SRC柱之轴压行为研究

开展了一系列大尺寸钢骨钢筋混凝土矩形柱的轴压试验，旨在探讨新型的复合螺旋箍筋或“尹氏螺箍”在矩形SRC柱之使用效益。由于“尹氏螺箍”采用自动化加工制造，可大幅降低箍筋绑扎之人力及缩短工期，极具经济效益，很适合用于预铸工法。依据力学原理探讨SRC柱箍筋用量的合理性，研究参数包括箍筋的型式、间距及钢骨之型式、SRC柱之轴压强度与韧性。由于SRC柱内部的钢骨亦能够围束混凝土，有助于降低SRC柱箍筋之需求量，达到更经济的设计结果；且螺旋箍筋对混凝土的围束效果比传统水平闭合箍筋更好，可提升柱之强度与抗震能力。试验结果显示，配置新型五螺箍之SRC柱可以发展出良好的强度与韧性，且具备良好的经济效益。研究并建立了一组适合这种新型SRC柱之围束箍筋设计方法，以提供学术界与工程界参考。     

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.     

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.     

箍筋约束高强混凝土应力-应变本构关系模型

针对箍筋约束高强混凝土,优选6种典型模型对172根方形截面短柱在轴压作用下的峰值强度和延性进行预测.误差分析结果表明：Nagashima模型与Legeron模型的计算精度相对较高.最后,基于大量试验数据对Nagashima模型及Hong模型进行修正,修正模型精度较高且便于应用.     

方形混凝土短柱在双层箍筋约束下的有限元分析

为提高钢筋混凝土柱的抗震性能,本文研究了双层箍筋约束混凝土柱的结构。运用有限元软件ABAQUS6.10,创建混凝土部件和钢筋骨架,将钢筋骨架嵌入混凝土模型中,建立双层箍筋约束方形混凝土短柱有限元模型,最后对短柱划分网格及施加轴向荷载。在后处理时分析了混凝土与箍筋在短柱截面纵向应力的分布规律,结果表明:核心混凝土在双层箍筋约束下强度提高显著;内层箍筋的变形较外层箍筋变形小,但屈服强度略有提高。ABABQUS模拟的结果与试验结果吻合良好。     

圆形截面混凝土框架柱的轴压比限值

推导并计算了混凝土圆形柱截面在界限破坏条件下的轴压比 ,讨论了箍筋约束和其它因素对圆形框架柱轴压比限值的有利影响 ;通过 6个配有螺旋箍筋圆形框架柱的低周反复伪静力试验研究 ,验证了理论分析 ,提出可供设计参考的圆形框架柱轴压比限值建议值     

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。     

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.     

热带海洋中GFRP-SWSSC柱的轴压性能

针对热带海洋环境,提出了一种GFRP管螺旋箍筋海水海砂混凝土柱制品,通过利用其内置钢筋在海洋环境下的锈胀反应达到提升自身力学性能的目的.以螺旋箍筋、混凝土强度和外部管材为试验变量设计制作了20根GFRP管螺旋箍筋海水海砂混凝土柱试件,对其在真实热带海洋环境下的轴压性能进行了研究.试验结果显示,浸泡后的钢筋呈现不均匀的锈胀现象,螺旋箍筋和混凝土强度的提高会增强GFRP管螺旋箍筋海水海砂混凝土柱的轴压性能;在热带海洋环境浸泡条件下,设置螺旋箍筋的GFRP管螺旋箍筋海水海砂混凝土柱和钢管螺旋箍筋海水海砂混凝土柱的轴压承载力高于同类型未浸泡试件.海南岛建筑结构的受力部件可以采用FRP管钢筋混凝土柱,以其在真实海洋环境下浸泡后提升后的极限承载力为设计依据进行设计.     

内埋圆形钢管空间钢构架混凝土短柱轴压承载力计算

为研究内埋圆形钢管空间钢构架混凝土短柱的轴压承载力,探索这种组合柱混凝土的约束机理,建立了轴压承载力与内埋钢管混凝土套箍指标ξ_1和外部空间钢构架混凝土约束系数ξ_2之间的关系.同时,考虑钢管对核心混凝土的侧向约束作用,以及空间钢构架对钢管外混凝土的侧向约束作用,建立了内埋圆形钢管空间钢构架混凝土短柱轴压承载力计算公式.试验结果表明,该文公式较好地反映了组合柱各部分的相互作用关系,可用于内埋圆形钢管空间钢构架混凝土短柱的轴压承载力计算.     

锈蚀钢筋混凝土梁的斜截面抗剪承载能力

考虑钢筋锈蚀对受力钢筋截面面积和力学性能、钢筋与混凝土间粘结强度以及混凝土保护层厚度的影响,基于“拉、剪临界破坏”的概念和“梁-拱”共同作用的混凝土抗剪抵抗机制,建立了锈蚀无腹筋(主要指箍筋)梁的抗剪承载力公式;考虑梁中纵筋和(或)箍筋锈蚀的影响,基于箍筋与混凝土抗剪作用相互影响的机制,采用相应于有腹筋梁的无腹筋梁对抗剪强度的贡献与箍筋对抗剪强度的贡献相加的模式,建立了锈蚀有腹筋梁的抗剪强度公式.并且,对所建立的锈蚀钢筋混凝土梁的抗剪承载力的理论预测进行了试验验证.