配置GFRP筋的混凝土矩形截面柱抗震试验研究

通过6根全GFRP筋混凝土柱和1根混合配筋混凝土柱的低周反复加载试验,研究了体积配箍率、轴压比、剪跨比和纵筋种类对其抗震性能的影响,并将由国内外规范抗剪承载力计算方法得出的理论值与试验值进行对比.研究结果表明:全GFRP筋混凝土短柱均发生了剪切破坏,而全GFRP筋混凝土长柱和混合配筋混凝土短柱发生了弯曲破坏;全GFRP筋混凝土柱的滞回曲线具有明显的捏缩效应,且耗能能力稍差;传统的延性系数评价方法不能客观的评价GFRP筋混凝土柱的抗震性能,而综合性能指标则可以全面的反映GFRP筋混凝土柱的承载力和变形能力;当GFRP体积配箍率增大、剪跨比增大或轴压比减小时,柱的综合性能指标增大,抗震性能更好;各国规范计算的抗剪承载力均偏于安全,规范CSA-S806-12和GB50608—2010的计算值过于保守,而规范ACI 440.1R-15对抗剪承载力的预测相对合理.     

活性粉末混凝土柱恢复力模型试验研究

进行18个活性粉末混凝土(RPC)配筋柱的低周反复加载试验,研究轴压比、纵筋配筋率和配箍率等对活性粉末混凝土配筋柱强度、刚度和滞回特性的影响规律,通过理论分析和对试验结果的回归分析,建立活性粉末混凝土配筋柱的三线型恢复力模型,并给出各特征点参数的计算方法。研究结果表明:该恢复力模型能够反映轴压比、纵筋配筋率和配箍率对滞回特性的影响,与试验结果吻合较好,可为活性粉末混凝土结构的非线性动力分析提供参考,为活性粉末混凝土柱类构件的抗震设计提供参考。     

小跨高比钢纤维高强混凝土连梁延性和耗能研究

基于9根小跨高比(l/h≤2.5)钢纤维高强混凝土连梁和4根高强混凝土对比连梁试验,考察了跨高比、钢纤维体积掺率和配箍率对高强混凝土连梁位移延性和耗能能力的影响.结果表明:随着跨高比、钢纤维体积掺率和配箍率的增大,连梁的位移延性和耗能性能得到明显改善.当配箍率提高到一定程度后,由于剪压区混凝土破碎引起剪切滑移坡坏,箍筋不能完全发挥作用,配箍率对连梁的延性和耗能能力的影响不再明显.而在按非抗震要求配置箍筋的高强混凝土连梁中掺入ρf=1.0%的钢纤维,可使连梁达到与按抗震要求配置箍筋的连梁相当的位移延性系数,而当ρf=1.5%时,试件发生了弯曲破坏,从根本上改变了小跨高比高强混凝土连梁破坏的脆性性质.     

冲击荷载作用下钢纤维混凝土配筋梁性能试验

为探讨冲击荷载作用下掺有端钩型钢纤维的配筋混凝土梁的抗冲击性能,对6根简支的有不同钢纤维体积掺量和不同配箍率的试件进行了落锤冲击试验,冲击点为跨中.分析了不同钢纤维体积掺量和不同配箍率对钢筋混凝土梁的抗冲击能力的影响,并采用高速摄像机记录了各试件的开裂形态.详细分析了试件的开裂形态、跨中位移时程曲线、试件中纵筋和箍筋应变时程曲线的特征.结果表明:在相同冲击荷载作用下,配箍率较高的试件中钢筋发生屈服乃至失效的几率相对较小,随着配箍率的增加,试件承受冲击荷载时产生的最大裂缝宽度减小;在冲击荷载作用下,提高钢纤维体积掺量对构件混凝土基体强度的影响相对不大,但对于试件刚度的影响较为明显;同时,钢纤维含量的增加,会减少梁中箍筋的应变,使得钢筋混凝土梁中钢筋发挥更好的作用;钢纤维体积掺量的增加,可以明显减少试件在冲击荷载作用下裂纹的发生与开展,并改变梁本身的开裂形态,使得裂缝发生的区域相对集中,形成主要集中在试件跨中的竖直裂纹,而支座附近裂纹相对减少.     

基于遗传算法的矩形柱箍筋优化设计

混凝土结构设计中为改善矩形柱的受力性能和增强抗力需要配箍。由国家规范得到配箍后需要保证单位长度所配箍筋面积不小于设计值且柱的体积配箍率不小于最小体积配箍率,为减少钢筋用量本文提出采用遗传算法优化箍筋的直径和间距,新方法保证配箍质量的前提下减少了钢筋的用量,并且减少了查表的工作,能有效提高矩形柱配箍的设计质量。     

内配螺旋箍筋方钢管高强混凝土柱的轴压试验

为研究内配螺旋箍筋方钢管高强混凝土柱的轴压性能,对内填混凝土强度为112 MPa的3个内配螺旋箍筋方钢管混凝土(SCCFST)试件和1个方钢管混凝土(CFST)试件进行单调轴压加载,试验参数为螺旋箍筋的体积配箍率和屈服强度.结果表明:相较于CFST试件,SCCFST试件的轴压承载力基本没有提高,但峰值后性能有明显改善;每一次螺旋筋的断裂会导致SCCFST试件承载力显著下降;SCCFST柱承载力实测值与CFST柱承载力计算值的吻合程度较好.     

配置500 MPa箍筋混凝土梁在间接荷载作用下受剪性能的研究

对3根配置500 MPa箍筋的混凝土梁进行间接加载试验,分析了高强箍筋混凝土梁的受力性能、斜裂缝开展情况以及破坏形态.结合ABAQUS有限元软件研究了剪跨比和配箍率对试验梁抗剪承载力的影响.研究表明：《混凝土结构设计规范》能很好地预测配置500 MPa箍筋混凝土梁在直接加载作用下的抗剪承载力;间接加载梁与直接加载梁相比,抗剪承载力有一定程度的降低,降低因素主要为剪跨比和配箍率;规范中附加横向配筋的构造要求可以有效补偿间接加载作用下高强箍筋梁抗剪承载力的降低.     

500 MPa箍筋混凝土梁间接荷载作用下的受剪性能

对3根配置500 MPa箍筋的混凝土梁进行间接加载试验,分析了高强箍筋混凝土梁的受力性能、斜裂缝开展情况以及破坏形态.结合ABAQUS有限元软件研究了剪跨比和配箍率对试验梁抗剪承载力的影响.研究表明:《混凝土结构设计规范》能很好地预测配置500 MPa箍筋混凝土梁在直接加载作用下的抗剪承载力;间接加载梁与直接加载梁相比,抗剪承载力有一定程度的降低,降低因素主要为剪跨比和配箍率;规范中附加横向配筋的构造要求可以有效补偿间接加载作用下高强箍筋梁抗剪承载力的降低.     

螺旋箍筋混凝土短柱低速冲击作用实验研究

为了探究螺旋箍筋对约束混凝土短柱轴向冲击作用的影响,采用超高落锤试验机对不同配箍间距和直径的混凝土短柱进行轴向冲击试验.研究发现:螺旋箍筋的直径大于其间距对轴向冲击承载力的影响,且当螺旋箍筋的直径越大时,箍筋间距对冲击承载力的影响越小.冲击力峰值随着配箍率增大呈一次线性增大,在配箍率较大(1.94％～2.91％)时,配...     

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.     

井形碳纤维箍筋混凝土梁抗剪承载力试验

针对碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer Plastic,CFRP)筋混凝土梁中封闭箍筋难以弯折成型、制作困难的现状,拟采用“井”字形CFRP箍筋承担斜截面剪力。设计了4个不同配箍率的足尺寸混凝土梁,进行4点弯曲静力加载试验,得到了其在不同配箍率下剪弯段的极限承载力及破坏形式,分析了箍筋应力的变化规律。结果表明：配箍率是影响“井”字形CFRP箍筋的混凝土梁抗剪承载力和破坏模式的一个重要指标,配箍率增大时“井”字形CFRP箍筋的混凝土梁的抗剪承载力显著提升,破坏模式从剪压破坏逐渐转为斜压破坏;通过对梁控制截面上箍筋与纵筋交接位置处锚固性能的理论分析,得出了该位置CFRP“井”字形箍筋的锚固粘结力,其值大于相应锚固段的边界剪力,能够满足斜截面受剪承载力的要求。试验和理论分析结果证明了“井”字形CFRP箍筋用于混凝土梁斜截面抗剪的可行性,可促进CFRP筋在混凝土结构中的大量应用。 关键词：“井”字形FRP箍筋; 受剪承载力;混凝土梁;配箍率     

钢筋钢纤维混凝土梁的斜截面承载力

通过１０根变截面高度的钢筋钢纤维混凝土无腹筋梁试验,研究了其斜截面承载力的“尺寸效应”;通过１２根钢筋钢纤维混凝土配箍筋梁的试验,研究了钢纤维体积率和箍筋特征值变化对其斜截面承载力的影响规律．最终提出的钢筋钢纤维混凝土梁斜截面承载力计算方法具有广泛的适用性和可靠性．     

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。     

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。     

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.     

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。     

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。     

L形T形柱节点承载力影响因素分析

L形T形柱节点为非对称结构,且核心区混凝土体积较小,钢筋密集,节点处受力情况复杂,作为异形柱结构最薄弱又非常重要的环节目前对此研究较少。通过对13个L形和T形柱节点进行非线性有限元分析,研究了在单调荷载作用下,节点核心区箍筋、混凝土强度等级、梁柱纵筋配筋率、梁柱配箍率对L形、T形节点破坏荷载的影响。计算表明,同样条件下,L形节点的破坏荷载仅有T形节点的60%左右。节点核心区箍筋成为影响异形柱节点破坏荷载大小的最主要因素,节点核心区箍筋的数量、面积、以及箍筋强度等级的提高都可以提高节点的破坏荷载,而节点箍筋的数量起主导作用。提高混凝土的强度等级,增加梁柱纵筋配筋率,增加梁柱的配箍率在一定程度上都可以提高节点的破坏荷载,但对不同类型节点的影响程度不同。     

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。     

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.