部分包裹混凝土复合柱的轴心受压性能

通过9个部分包裹混凝土组合短柱轴心受压性能的试验,对这种组合短柱的破坏模式和影响其极限承载力的因素进行了研究.试验设计分别考虑了含钢率、钢系杆间距对构件性能的影响.试件截面尺寸为200 mm×200 mm,长度均为800 mm,钢系杆直径取为10 mm.研究结果表明,这种组合短柱的破坏模式是翼缘局部屈曲,混凝土被压碎.横向系杆的设置加强了对混凝土的约束,系杆间距越小越能提高柱子的延性,但是在达到极限荷载之前,系杆应力并未达到屈服.基于试验研究结果,建立了轴压短柱承载力计算公式,可以用来预估组合柱的极限承载力.     

T形型钢混凝土剪力墙抗震性能研究

设计并制作了3片T形型钢混凝土剪力墙试验模型,沿腹板方向进行水平低周反复加载。采用ANSYS有限元软件建立了T形型钢混凝土剪力墙模型进行非线性分析,并验证其合理性;同时,探讨了不同荷载施加部位以及轴压比对结构受力性能的影响。结果表明:试件滞回曲线均比较饱满,延性系数均大于3.0,说明该结构有较强的塑性变形能力和耗能能力。在相同轴压比条件下(轴压比为0.4),沿腹板受压方向加载,仅有翼缘承受竖向荷载的T形剪力墙模型的屈服荷载和极限承载力,均大于全截面受压的剪力墙,而沿腹板受拉方向加载时,翼缘承受竖向力的剪力墙的屈服荷载和极限承载力均小于全截面受压的剪力墙。随着轴压比的增大,承载力沿腹板受压方向提升较为明显,而沿腹板受拉方向提升幅度很小。在试验中后期,腹板部分产生由剪力墙腹板顶部与翼缘交接处的斜裂缝,应对剪力墙腹板顶部与翼缘交接部分进行加强,将该部位分布钢筋加密布置。     

内置十字型钢高强混凝土巨型圆柱的抗震性能

为研究含钢率对其抗震性能的影响,对2个大尺寸内置十字型钢高强混凝土圆柱进行低周反复荷载试验.分析破坏特征、滞回曲线、承载力、变形、刚度退化过程及耗能,并采用ABAQUS软件对试件抗震性能进行有限元模拟,分析轴压比、混凝土强度、配筋率、翼缘厚度和加载方向等参数对试件抗震性能的影响.结果表明:2个试件的破坏以弯曲为主,滞回曲线饱满,承载力下降缓慢;提高含钢率,试件承载力增大,刚度退化较慢,抗震性能好.提高轴压比和混凝土强度,峰值位移变小,峰值荷载提高,峰值荷载后,承载力衰减变快,延性较差;提高配筋率和改变加载方向,峰值荷载提高不明显,峰值荷载后,承载力衰减速度相似,对延性影响不大;提高十字型钢翼缘厚度,峰值荷载和延性提高,表现出更好的抗震性能.本文研究可为内置十字型钢高强混凝土圆柱的工程应用提供参考.     

内填部分混凝土箱形截面钢桥墩的延性影响参数

为了研究内填部分混凝土箱形截面钢桥墩在恒定竖向荷载与柱顶水平往复荷载作用下的延性性能,建立三维弹塑性有限元模型,通过比较模拟结果与试验结果的水平荷载－水平位移滞回曲线和破坏模态,确定了所采用有限元分析方法的准确性与有效性。以翼缘宽厚比、柱长细比、混凝土填充率和柱轴压比为变化参数,建立56个三维弹塑性有限元分析模型,归纳总结了钢桥墩可能出现的各破坏模态：对于纯钢桥墩,局部屈曲发生在试件底部;对于内填部分混凝土钢桥墩,当混凝土填充率较小时,局部屈曲通常发生在内填混凝土上部钢板处;随着混凝土填充率的增大,局部屈曲出现在试件底部附近。最后分析上述4个参数对钢桥墩极限承载力和延性性能的影响规律。     

活性粉末混凝土柱抗震性能试验

为了考察活性粉末混凝土柱类构件的抗震性能,开展了18根活性粉末混凝土柱的拟静力试验,研究了轴压比、纵筋配筋率、配箍率和钢纤维体积含量4个因素对活性粉末混凝土柱破坏形态、滞回特性、骨架曲线、刚度、承载力及延性的影响规律.研究表明:活性粉末混凝土柱的承载力随着轴压比的增大而提高,但其延性随着轴压比的增大有下降的趋势;试件柱的承载力及位移延性系数随着纵筋配筋率的增大而显著增大;配箍率的提高一定程度上改善了荷载达到峰值后阶段的滞回特性,骨架曲线的下降段变得较为平缓;钢纤维掺量的增加,改善了试件柱的破坏进程,一定程度上提高了试件柱的延性及耗能能力.     

足尺寸GFRP筋HFRC柱的轴压性能与理论研究

为了研究玻璃纤维增强聚合物( glass fiber reinforced polymer, GFRP )筋混杂纤维混凝土( hybrid fiber reinforced concrete,HFRC)柱的轴压性能,进行了5个GFRP筋HFRC柱和1个未配筋HFRC柱的轴压试验,分析了GFRP箍筋间距和纵筋配筋率对GFRP筋HFRC柱轴压性能的影响规律。结果表明：提高GFRP纵筋配筋率可以提高试件的承载力,箍筋间距小的试件的延性明显高于箍筋间距大的试件。根据试验数据回归出了GFRP筋HFRC柱峰值应力、峰值应变以及承载力的计算公式。     

GFRP筋纤维混凝土圆柱轴压性能研究

为研究配筋种类、纵筋配筋率、箍筋间距和箍筋直径对纤维混凝土柱轴压性能的影响,对7个玻璃纤维增强聚合物、筋聚乙烯醇纤维混凝土柱、1个钢筋PVA纤维混凝土柱和1个未配筋PVA纤维混凝土柱进行轴压试验。通过研究试件的破坏过程和破坏形态,建立了轴压承载力、峰值强度、峰值应变计算公式,得到适合GFRP筋约束纤维混凝土的轴压应力-应变本构模型。研究结果表明:GFRP筋纤维混凝土柱和钢筋纤维混凝土柱破坏过程和破坏形态相似;提高GFRP纵筋配筋率能显著提高试件轴压承载力;减小箍筋间距或保持配箍率不变时减小箍筋直径能显著提高试件延性,但对约束效率的提高作用较小。     

方钢管活性粉末混凝土柱抗震性能研究

钢管活性粉末混凝土柱抗震性能的试验结果可以为钢管混凝土柱结构的工程应用提供理论依据.文章对4根方钢管活性粉末混凝土柱开展低周反复荷载试验,选取轴压比和含钢率两个参数,研究对试件抗震性能的影响,观察试件的受力过程和破坏形态,分析试件的荷载-位移曲线、耗能能力、刚度以及延性系数等特性.结果表明:试件均发生局部屈曲失稳;各试...     

方形设肋薄壁钢管混凝土柱的恢复力模型

为了研究薄壁钢管混凝土柱的抗震性能,对6根方形设肋薄壁钢管混凝土柱在反复荷载作用下的滞回性能进行了试验研究,试验主要参数为轴压比(n=0.3~0.6).结果表明:当轴压比≯0.5时,滞回曲线较为饱满,延性系数均>3以上.随着轴压比的增大,构件的承载力略有提高,延性明显降低.采用有限元程序ABAQUS6.5计算每个试件的荷载-位移滞回曲线,计算结果与试验结果吻合较好.在此基础上进行参数分析,研究混凝土强度、钢板强度、轴压比、长细比、钢板厚度对构件滞回性能的影响.并通过回归分析建立了薄壁钢管混凝土压弯构件的荷载-位移恢复力模型,模型的计算结果与试验结果吻合较好.     

足尺方钢管高强再生混凝土柱轴压试验

为研究方钢管高强再生混凝土柱的轴心受压性能,设计了3个方钢管高强混凝土柱足尺试件.3个试件几何尺寸相同,区别在于混凝土类型与内部构造.试件1为方钢管高强普通混凝土柱,试件2为方钢管高强再生混凝土柱,试件3为腔体内设置钢筋笼的方钢管高强再生混凝土柱.试验加载采用单向重复加卸载的方法.通过试验分析了各试件的破坏特征、承载力、耗能、延性和刚度,采用国内外5种规程对各试件轴心受压承载力进行了计算.研究表明:方钢管高强再生混凝土柱损伤过程和破坏形态与方钢管高强普通混凝土柱类似;方钢管内设置钢筋笼可显著提高试件的承载力、延性和耗能,减缓刚度退化;矩形钢管混凝土结构技术规程(CECS 159—2004)承载力计算公式可用于方钢管高强再生混凝土柱轴压承载力计算,计算结果与实测值符合较好.     

圆钢管再生混凝土柱轴压试验研究

通过8根圆钢管再生混凝土柱进行轴压试验,研究构件长细比、钢管壁厚以及添加废弃混凝土块体等因素对试件轴压性能的影响,获得试件承载力、轴向变形、轴向和环向应变等参数。试验表明,钢管再生混凝土试件主要为弹塑性失稳破坏;构件长细比对试件的承载力有一定影响,轴向承载力随着试件的长细比的增大而减小;钢管壁厚对试件的承载力影响较大,钢管壁厚越大,其极限承载力就越大;添加混凝土块体对轴压承载力影响不大。     

方钢管再生混凝土短柱轴压承载力有限元分析

利用有限元软件ABAQUS对方钢管再生混凝土短柱轴压承载力进行非线性分析,建立了适用于有限元分析的钢管和再生混凝土本构关系模型;利用极限平衡法推导方钢管再生混凝土短柱轴压承载力计算公式函数类型;利用计算结果拟合出方钢管再生混凝土短柱轴压承载力的计算公式。研究结果表明：所提出的材料本构关系模型可以较好地满足对方钢管再生混凝土短柱轴压承载力进行模拟分析的要求,通过模拟获得的计算结果与相关试验结果差异较小,所建立的方钢管再生混凝土短柱轴压承载力计算公式能够较准确地计算构件极限承载力。     

层内混杂纤维布约束混凝土柱轴压特性的试验研究

加固采用尼龙、芳纶和聚脂纤维丝混杂而成的层内混杂布(inner hybrid fiber reinforced plastics,IHFRP).通过IHFRP布约束混凝土圆柱体、棱柱体的轴压试验,研究了其破坏形态、应力-应变全曲线、峰值应力、峰值应变、弹性模量、延性.试验结果表明,与无纤维布相比,有3、4层布的试样的抗压强度和峰值应变均提高;纤维布层数相同时,圆柱体试件的抗压强度、峰值应变比棱柱体试件高;与零倒角相比倒角半径增大,棱柱体试件的峰值应力和峰值应变有不同程度提高.采用压缩韧性指数对约束柱的延性进行评价,加固柱韧性指数I20高,接近理想弹塑性材料,非常有利于结构抗震耗能.     

双层圆钢管混凝土长柱压扭滞回性能试验

为研究双层圆钢管混凝土长柱在压、扭荷载作用下的力学性能,利用研制的Stewart六自由度加载平台,进行了两个普通圆钢管混凝土长柱和两个双层圆钢管混凝土长柱试件在纯扭、压扭作用下的低周往复试验。对比分析了各试件的承载力、扭转变形、耗能、滞回性能,进行了有限元参数分析。研究表明：普通圆钢管混凝土长柱和双层圆钢管混凝土长柱均具有较好的抗扭能力;与普通圆钢管混凝土长柱相比,双层圆钢管混凝土长柱的初始刚度和承载力略有提升,滞回曲线更饱满,耗能能力和延性大幅提升;参数分析表明含钢率一定时,内层钢管径厚比越大,对抗扭越有利;一定范围内的轴向荷载,可提高钢管混凝土柱的抗扭能力。     

波形钢板混凝土组合剪力墙轴压比影响研究

为研究轴压比对波形钢板混凝土组合剪力墙的影响。利用ABAQUS有限元软件对不同轴压比的竖向、水平钢板混凝土组合剪力墙进行非线性分析,以考察轴压比对波形钢板混凝土组合剪力墙的滞回性能、变形能力、抗侧承载力、抗侧刚度以及耗能能力的影响,并对其分析结果进行了试验验证。有限元分析结果表明：当轴压比在0.15~0.45范围内且逐步增大时,竖向波形钢板混凝土组合剪力墙的承载能力和耗能能力随之增强,其延性和变形能力反之减弱,当轴压比超过0.6时,剪力墙的抗震性能表现较差;当轴压比在0.15~0.3范围内且逐步增大时,水平波形钢板混凝土组合剪力墙的承载能力随之增强,其延性和变形能力反之减弱,但对耗能能力影响不显著,当轴压比超过0.45时,剪力墙的抗震性能表现较差,当轴压比超过0.6时,其极限状态下的位移角低于位移角限值要求;轴压比在0.15~0.3范围内,且竖向、水平波形钢板混凝土组合剪力墙的轴压比相同时,前者表现出更好的抗震性能。为了确保有限元分析结果的可靠性,后续对两个剪力墙试件进行了拟静力试验,试验结果表明：有限元分析结果与试验结果吻合度较高,因此有限元分析所得结果,可为后续实际工程提供参考。     

型钢再生混凝土高轴压比柱抗震性能试验

为研究3种不同再生粗骨料取代率的足尺型钢再生混凝土柱试件在高轴压比及较低轴压比下的抗震性能差异,本文通过40 000 k N多功能试验机对4个柱试件进行了低周反复荷载试验.观察分析各试件的受力性能及破坏特征,得到不同设计变量对试件的水平承载力、滞回性能、骨架曲线、耗能、变形及刚度等的影响规律.结果表明:4个柱试件的最终破坏形态均为弯剪破坏;各试件滞回曲线较饱满,试件耗能性能较好;再生粗骨料取代率增大,会使试件的变形能力有所降低,但对试件水平承载力及刚度退化影响不大;轴压比增大,试件的水平承载力、刚度及耗能性能提高,但承载力下降加快,刚度退化加剧,延性降低.总体来看,型钢再生混凝土柱在高轴压比下仍然能保持较好的抗震性能,可为后续的理论研究及实际工程应用提供依据.     

高模量聚乙烯纤维布约束混凝土柱轴压特性试验

试验研究了聚乙烯纤维布增强聚合物(PEFRP)约束混凝土柱体的轴心抗压性能,重点分析了其破坏形态、应力-应变全曲线、峰值应力、峰值应变、变形性能等.试验结果表明:1)相对于未约束混凝土试件,PEA-L-2、PEA-L-3、PEB-L-2、PEB-L-3约束混凝土棱柱体的抗压强度分别提高了10%、35%、27%和30%,峰值应变分别提高了195%、80%、207%和182%;2)PEA-C-2、PEA-C-3、PEB-C-2和PEB-C-3约束混凝土圆柱体的抗压强度分别提高了11%、21%、37%和53%,峰值应变提高了112%、150%、159%和142%.压缩韧性指数方法能评价PEFRP约束柱的变形能力,计算结果表明:PEA对提高柱韧性指数I1效果比PEB显著,而延伸率高的PEB对改善柱后期延性效果更好.     

影响钢管混凝土组合桥墩抗震性能的结构参数

为了研究钢管混凝土（CFST）组合桥墩的抗震性能,对5个桥墩试件进行低周反复加载试验,研究轴压比、配箍率、纵筋率和剪跨比对试件骨架曲线、承载能力、位移延性、刚度退化和耗能能力的影响. 建立有限元模型模拟钢管混凝土组合桥墩在水平反复荷载作用下的滞回性能,数值计算结果与试验实测值吻合较好. 采用该有限元模型扩充结构参数范围,进一步分析各参数对组合桥墩抗震性能的影响. 试验及数值模拟结果表明：组合桥墩试件的水平侧移刚度和承载力随轴压比的增加而提高,但位移延性和耗能能力变差;提高配箍率或纵筋率均可改善组合桥墩的抗震性能;剪跨比是影响试件破坏模式的重要因素,随着剪跨比的增加,试件的水平承载力和侧移刚度降低,但变形和耗能能力明显提高.     

复合螺旋箍筋约束混凝土柱偏压性能试验

采用复合螺旋箍筋约束混凝土柱,能在提高混凝土核心强度的同时,实现高延性,可支撑高地震设防烈度区重要结构的设计建造.以箍筋间距与轴向力偏心距为基本参数,完成了6根复合螺旋箍筋约束混凝土柱偏心受压试验,并与同条件下两类常规复合箍筋柱进行对比.获得了轴向力-侧向变形关系、轴向力-箍筋应变关系及轴向力-压区边缘混凝土压应变关系等,发现不同螺距/间距及偏心距下试验柱先后出现纵筋屈服与混凝土压碎的破坏模式.试验结果表明,破坏时采用不高于80 mm螺距/间距的复合螺旋箍筋柱正截面承载力及以柱高中点侧移定义的位移延性系数较常规螺旋箍筋柱有一定提高.结合试验结果,发现偏压复合螺旋箍筋柱破坏机制与螺旋箍筋强核心约束和外围方形箍筋次约束的复合作用明显相关,破坏主要是核心螺旋箍筋约束失效后混凝土压碎引起,而外围复合箍筋在峰值荷载后对混凝土仍具有一定约束作用.基于破坏机制,区分了两类约束区对柱承载力贡献,提出了复合螺旋箍筋柱偏压承载力计算方法.     

UHPC-NC组合柱抗震性能研究

为了提高结构短柱的抗震性能,提出了超高性能混凝土（UHPC）-普通混凝土（NC）组合柱的新型结构形式,并采用ABAQUS有限元软件对其进行了伪静力试验分析,研究了UHPC-NC组合柱在轴压比为0.2时,低周往复变位移荷载作用下的滞回特性、延性性能、耗能能力、刚度退化等抗震性能,并与普通混凝土柱的抗震性能进行了比较。研究结果表明：UHPC-NC组合柱的延性性能、耗能能力均较普通混凝土柱有较大提升,其中UHPC-NC组合柱ZH-4模型的延性系数达4.0,相比于普通混凝土柱的延性系数最大值2.6,约提高了54%;从刚度退化看,当加载至中后期,UHPC-NC组合柱较普通混凝土柱的刚度退化速率更慢,其中ZH-4模型的刚度退化性能表现最好。