塑性铰区碳纤维约束空心薄壁墩抗震性能分析

对5根长细比为8的碳纤维约束墩及2根未约束的对比墩进行了拟静力试验,考察了碳纤维包裹量、配箍率2个参数对碳纤维布约束空心薄壁墩破坏机理及抗震性能的影响规律.试验结果表明:所有墩的破坏形态均表现为弯曲破坏模式;空心薄壁墩在塑性铰区域采用碳纤维约束后的承载能力和延性得到较大提高;对于配箍率为0.85%的约束墩,其抗震性能提高较明显;碳纤维具有与箍筋相似的力学性能,可以有效地改善空心薄壁墩的抗震性能,提高延性和耗能能力;结构抗震加固设计时须考虑碳纤维布最佳包裹量.     

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。     

反复荷载作用下复合加固损伤混凝土柱性能的试验研究

针对柱身已开裂、柱底固定端已形成塑性铰的严重损伤的3根钢筋混凝土柱,采用沿柱高粘贴CFRP布箍和底部固定端反贴角钢的共同加固新方法,可以达到既加固钢筋混凝土柱身,又使柱底重新成为固定端的目的.然后,对已进行加固的3根柱子进行模拟地震作用的水平低周反复荷载试验,研究二者复合加固严重损伤的混凝土柱的性能.基于试验结果,分析了加固柱的延性、刚度和承载力退化规律以及加固材料（角钢和CFRP布箍）的受力性能.结果表明,CFRP布箍可以有效地约束混凝土的横向膨胀;角钢的竖向钢板在柱底部作用最大,均可以达到屈服强度,但距离底部越远的钢板的应力大幅度降低;水平钢板破坏时是压曲破坏.     

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.     

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。     

型钢混凝土柱抗震性能实验研究

通过对8根剪跨比为3,十字型钢混凝土柱进行了低周反复荷载实验,研究型钢混凝土柱的抗震性能. 主要分析了实验构件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、延性系数和耗能能力,并探讨了体积配箍率对型钢混凝土柱抗震性能的影响,通过实验数据的拟合给出了型钢混凝土柱的延性与体积配箍率的关系式. 实验结果证实十字型钢混凝土柱构件具有良好的抗震性能,而且体积配箍率是影响型钢混凝土柱构件延性的一个重要因素,对构件的抗震性能的改善具有非常明显作用.     

高轴压比下PVA-ECC柱抗震性能试验研究

设计了3根PVA-ECC柱进行低周反复加载试验,分析了高轴压比下配箍率变化对柱抗震性能的影响,并与普通钢筋混凝土柱进行对比,分析其在滞回性能、延性、耗能性能及刚度退化上的差异.结果表明:3根PVA-ECC柱在低周反复荷载作用下均发生弯曲破坏,没有出现普通钢筋混凝土柱的劈裂、剥落与黏结破坏;随着箍筋间距的减小,抗震延性得到改善,箍筋间距70mm和50mm的柱与间距90mm的柱相比,位移延性、极限弹塑性位移角、等效黏滞阻尼系数分别增加了15.6%~16.3%,17.1%~20.6%和15.6%~17.8%;最后给出了满足一定位移延性和极限弹塑性位移角的抗震设计要求的最小配箍率的建议值.     

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。     

基于循环加载和Pushover的钢筋混凝土圆柱墩延性影响因素分析

目的研究圆柱墩延性性能的影响因素,为高烈度区圆柱墩的延性抗震设计,尤其是圆柱墩的箍筋布置、配箍率等提供参考.方法采用有限元软件ABAQUS建立圆柱墩非线性有限元模型,采用循环加载和Pushover模拟圆柱墩的破坏过程,对比箍筋布置形式及加密区与非加密区配箍率对圆柱墩延性性能的影响.结果在相同受力条件下,采用螺旋箍筋比圆形箍筋的圆柱墩屈服时间推迟、位移延性系数增大、耗能能力增加,因此圆柱墩采用螺旋箍筋在抗震性能上更有优势.圆柱墩箍筋加密区与非加密区配箍率对墩的延性性能均有影响,但加密区配箍率对其延性性能与耗能能力的影响远比非加密区配箍率显著.结论对圆柱墩进行抗震设计时宜采用螺旋箍筋,同时要重视加密区箍筋的设计.     

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.     

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.     

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.     

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。     

配箍率对PP-ECC实心墩抗震性能的影响

为研究箍筋含量对聚丙烯纤维水泥基复合材料(PP-ECC)实心墩抗震性能的影响,设计并制作了3个含箍率不同的PP-ECC实心墩,并用1个普通混凝土实心墩作为对比试件,对4个试件进行了低周往复荷载作用下的拟静力试验.获得了PP-ECC及普通混凝土实心墩的破坏过程和破坏特征,基于试件实测的荷载-位移滞回曲线和骨架曲线等试验结果,探讨了箍筋含量对PP-ECC桥墩的承载能力、变形性能及耗能能力的影响规律,并与普通混凝土桥墩的抗震性能指标进行了对比分析.结果表明:与普通混凝土桥墩相比,墩底塑性铰采用PP-ECC可以改善桥墩的破坏形态和损伤程度,显著提高其位移延性和耗能能力,但对试件的承载能力影响较小;PP-ECC基体中的纤维在一定程度上具有箍筋的作用,在配箍率较低情况下,PP-ECC桥墩仍具有良好的抗震性能;塑性铰区配箍率越高,PP-ECC桥墩的滞回曲线越饱满,试件的位移延性系数和黏滞阻尼系数越大,抗震性能越好.     

震区圆柱式桥梁墩柱配筋率取值范围分析

为研究配筋率对圆柱式钢筋混凝土桥墩延性抗震性能影响,基于实际工程项目设置多个不同纵筋率和配箍率的工况,利用有限元软件进行数值模拟,通过分析增加纵筋率后试件位移延性系数、耗能能力和刚度的变化趋势,确定出试件具有较优抗震性能的纵筋率范围为0. 82%～2. 51%;通过分析不同纵筋率与配箍率相互作用对试件位移延性系数、耗能能力和刚度的变化趋势的影响可知,增大纵筋率将提高桥墩的承载力,且配箍率越大,增加纵筋率对试件极限承载力提升效果越明显。此外,墩柱纵筋率和配箍率都较低时不利于结构抗震。     

塑钢纤维增韧轻骨料混凝土空心柱抗震性能试验研究

以体积配箍率(0.67%、1.26%、2.01%)、剪跨比(2.8、3.6、4.4)及空心情况(实心、部分空心、全高空心)为变量,设计了6根塑钢纤维增韧轻骨料混凝土空心柱和1根塑钢纤维增韧轻骨料混凝土实心柱,对其施加低周往复荷载,得到滞回曲线、骨架曲线、累积耗能曲线及刚度退化曲线.对比分析可知,空心柱破坏模式分为剪切型破坏、弯剪型破坏及弯曲型破坏,其中剪跨比为2.8的试件为剪切型破坏,剪跨比为4.4及体积配箍率为1.26%、2.01%的试件为弯曲型破坏,其余试件为弯剪型破坏.相比较于体积配箍率为0.67%的试件,体积配箍率为1.26%、2.01%的试件位移延性系数增幅分别为12.8%与47.9%,相比较于剪跨比为2.8的试件,剪跨比为3.6、4.4的试件位移延性系数增幅分别为51.1%与53.1%,说明体积配箍率及剪跨比对空心柱延性影响较大.对比空心柱累积耗能及刚度退化可知,随着体积配箍率及剪跨比增加,空心柱耗能能力增强,刚度退化速度变小,空心情况对试件抗震性能影响相对较小.     

体积配箍率对轴压比超限的钢筋混凝土框架柱抗震性能的影响

利用ABAQUS软件对试验原型结构的试验进行模拟,并根据试验原型结构的试验结果对ABAQUS软件中的模型参数进行修正.在此基础上创建5个体积配箍率不同的框架柱,在固定轴向荷载和低周反复荷载作用下进行模拟试验;通过分析构件的骨架曲线和滞回曲线,找出体积配箍率对轴压比超限框架柱抗震性能的影响规律.研究结果表明:随着体积配箍率的增加,框架柱荷载-位移曲线愈加饱满;位移延性系数和极限位移得到显著提高,并具有良好的延性及耗能能力.     

预应力碳纤维布加固钢筋混凝土圆形空心高墩抗震性能分析

根据已有的对高墩高塔结构地震易损性研究,薄壁高墩在地震作用下容易发生破坏的部位主要位于墩底和墩顶区域;也有文献表明,高墩高塔结构受到自身高阶振型影响,完全损伤发生在距离基础顶面3/4~1/3处.本文在已有研究的基础上,提出不同的钢筋混凝土圆形空心高墩加固方案;考虑环向及纵向碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)的布置位置,布置数量及预应力大小等因素,通过动力特性及地震反应谱分析的结果,得到最优的加固方案;进一步通过地震时程分析,进行方案优选,给出钢筋混凝土圆形空心截面高墩的抗震加固的合理方案.结果表明,采用CFRP对圆形空心高墩同时进行环向及纵向加固能提高墩柱的抗震性能,并且纵向CFRP施加的预应力越大,墩柱的抗震性能越好.     

CFRP加固高强混凝土柱抗震性能和延性研究

通过试验对9根低周反复荷载作用下碳纤维布加固高强混凝土柱的抗震性能和延性进行了研究.分析了碳纤维布加固高强混凝土柱抗震性能的影响因素和加固效果.用有限元数值模拟方法对抗震柱加固后的力学性能进行了数值模拟.试验和有限元分析结果表明,加固柱的抗震性能和延性得到明显改善.有限元分析结果与试验结果符合较好,为碳纤维布加固高强混凝土的数值分析提供了参考.     

CFRP加固砼—砖组合墙抗震性能试验与分析

为研究碳纤维布(CFRP)加固后砼—砖组合墙的抗震性能,对2组开有洞口的墙体试件进行了拟静力试验研究,分析其破坏形态、裂缝分布、荷载、滞回曲线、延性系数、应力—应变曲线等抗震性能指标。研究CFRP加固对砼—砖组合墙体的影响,并与加固后的纯砖墙试件进行对比。结果显示:CFRP加固后的砼—砖组合墙试件的开裂荷载提高了16.67%,极限荷载提高了31.43%以上,延性提高了77.8%以上;CFRP加固后的纯砖墙试件开裂荷载、极限荷载均无明显提高,延性提高了10.3%。表明CFRP加固可以显著提高砼—砖组合墙的抗震性能,且加固效果要明显优于对纯砖墙的加固。为CFRP加固砼—砖组合墙的推广和应用提供参考。