Cyclic behavior of full-scale reinforced high-strength recycled aggregate concrete columns

In order to expand the application of high-strength recycled concrete, five full-scale square high-strength recycled concrete columns (600 × 600 mm) were tested under the experimental axial compression ratio (ACR) of 0.54. The seismic behavior of reinforced high-strength recycled aggregate concrete columns under high ACR and the effects of recycled coarse aggregate (RCA) replacement ratio and ACR on the seismic behavior were analyzed. The results showed that the high-strength recycled concrete columns have potential to collapse-resistance capacity subjected to strong earthquakes. Under the similar concrete strengths, the mechanical properties of high-strength recycled aggregate concrete columns and ordinary concrete columns were comparable even under high ACR. As the ACR increased from 0.35 to 0.54, the bearing capacity increased by up to 12.6%, while the ductility decreased by up to 32.8%. The specimens with 100% RCA were more sensitive to ACR than those with 50% RCA. A four-fold restoring force model considering the effects of axial load, reinforcement ratio, shear span, and RCA replacement ratio was established, which was in good agreement with the experimental curves.     

钢筋再生混凝土柱受压承载力试验研究

为了研究钢筋再生混凝土柱的受压性能,设计6个试件进行轴心受压和偏心受压加载试验,考虑再生粗骨料取代率、相对偏心距、配箍率三个变化参数。通过试验观察试件受力破坏过程及形态,获取截面应力分布、变形和极限承载力等重要参数;并分析各变化参数对再生混凝土柱承载性能的影响规律。结果表明:钢筋再生混凝土柱受力破坏过程及形态与普通钢筋混凝土柱相似,均表现为混凝土的压碎;偏心距对试件的极限承载力影响明显,随着相对偏心距的增大,试件的极限承载力逐渐减小,而再生粗骨料取代率对其承载力的影响不显著;采用普通钢筋混凝土的强度计算方法计算钢筋再生混凝土柱轴心受压强度时,试验值比计算值小,偏于不安全,而计算偏心受压强度时,试验值比计算值大。     

高温后中空夹层钢管再生混凝土短柱的加固性能研究与分析

针对高温煅烧后的再生混凝土进行荷载特性研究,设计了三种再生骨料取代率(0%,50%和100%)的中空夹层钢管再生混凝土短柱,研究了高温后钢管再生混凝土短柱及其加固后的力学性能,比较了截面形式、再生骨料取代率以及玄武岩纤维对其承载力、应变和位移的影响。结果表明,截面形式对承载力的影响最大。最后,利用再生骨料取代率、温度对其抗压强度的影响关系,尝试建立中空夹层钢管再生混凝土轴压强度承载力关于截面形式、约束系数、温度、再生骨料取代率以及外加固纤维布约束面积等变量的相关关系式,并通过试验数据加以验证。     

CFRP布对不同截面混凝土柱加固性能分析

为了探究碳纤维增强复合材料(CFRP)布对不同截面混凝土柱的加固性能,以条带用量、条带净间距、条带净宽等参数为控制变量,设计并制作了3组钢筋混凝土柱,第1组试件为方形截面柱,第2组试件为T形截面柱,第3组试件是在第2组试件的基础上,在翼缘与腹板转角处利用角钢对CFRP布进行锚固。通过对3组钢筋混凝土试件进行轴心受压试验,得到了试件极限荷载、轴向变形以及破坏形态等试验数据。采用有限元软件ABAQUS建立了一批CFRP布约束状态下的混凝土短柱,并对其力学性能进行了分析。根据试验数据及有限元分析结果,提出了CFRP条带约束状态下方形截面钢筋混凝土柱和角钢锚固CFRP条带约束状态下T形截面钢筋混凝土柱极限承载力的计算公式。结果表明：随着CFRP条带用量的增加,加固混凝土柱的承载力增大;当CFRP条带的用量相同时,极限承载力随条带净间距的减小而增大;使用角钢在T形截面柱的翼缘与腹板转角位置对CFRP条带锚固,可以更好地发挥出CFRP条带的抗拉强度,使混凝土柱的极限承载力有所提升。     

废弃玻璃细骨料钢筋混凝土柱的受压性能

为研究废弃玻璃细骨料对混凝土柱受力性能的影响,对6个普通骨料钢筋混凝土柱和12个废弃玻璃细骨料钢筋混凝土柱进行了静力受压试验。考虑废弃玻璃细骨料取代率、长细比和偏心距3个因素,分析了不同废弃玻璃细骨料掺量对钢筋混凝土柱的破坏形态、极限承载力、轴向位移、跨中挠度、混凝土应变和钢筋应变的影响。不论是轴心受压还是偏心受压,废弃玻璃细骨料钢筋混凝土柱破坏机理均与普通钢筋混凝土柱相似。掺量100%的废弃玻璃细骨料钢筋混凝土柱的正截面承载力较高。废弃玻璃细骨料钢筋混凝土柱的正截面应变符合平截面假定,采用中国相关规范计算试件的极限承载力,并将理论值与试验值进行对比,证明可以采用现行的国家规范对废弃玻璃细骨料钢筋混凝土柱进行正截面承载力计算。研究表明,废弃玻璃细骨料可以100%替代混凝土柱中普通砂,且抗压性能可以满足使用要求。     

圆钢管钢筋再生混凝土短柱轴压承载力

针对再生混凝土相对普通混凝土延性较差、承载力较低的特点,利用钢管和钢筋笼对再生混凝土的约束作用,将钢筋再生混凝土灌入圆钢管中形成圆钢管钢筋再生混凝土短柱进行研究。基于极限分析法、套箍理论以及双剪统一强度理论,考虑钢管和钢筋笼的双重约束效应,提出了一套包含钢管径厚比、约束效应系数、含钢率以及再生粗骨料取代率等影响因素的圆钢管钢筋再生混凝土短柱轴压承载力计算方法。在理论推导的基础上,考虑短柱的非线性、钢管与再生混凝土的滑移影响,采用ABAQUS有限元软件对圆钢管钢筋再生混凝土短柱进行建模分析; 将理论公式值、有限元仿真结果以及相关文献试验数据进行对比,验证公式的有效性与适用性。结果表明:加了钢筋笼的圆钢管钢筋再生混凝土比圆钢管再生混凝土短柱轴压承载力提高10%左右,研究结论可以为实际工程的应用提供理论基础。     

PVC-CFRP管钢筋混凝土轴压短柱试验研究

通过10根PVC-CFRP管钢筋混凝土短柱轴压试验,分析CFRP条带环箍间距和轴向配筋等因素对PVC-CFRP管钢筋混凝土短柱承载力、变形以及破坏形态的影响。试验研究表明：与无筋试件相比,配筋率为1.8%的配筋试件的承载力和轴向极限压应变分别提高约24%和16%;随着CFRP条带环箍间距的增大,配筋试件的承载力和轴向极限压应变逐渐减小;配筋试件破坏时,试件中部多条CFRP条带拉断并伴随纵向钢筋压屈。PVC-CFRP管钢筋混凝土的应力-应变关系曲线可以分为三段：第一段的应力-应变关系曲线为抛物线;第二段为曲线过渡段;第三段为强化段,配筋试件的应力和应变一直处于递增状态,与无筋试件相比,配筋试件强化段斜率较大。根据静力平衡条件和极限平衡条件,推导出PVC-FRP管混凝土柱承载力的计算式,计算结果与试验值吻合较好。     

高温喷水冷却后混凝土柱性能对比分析

为对比分析高温喷水冷却后3种约束再生混凝土柱（即螺旋筋再生混凝土柱、方钢管再生混凝土柱和圆钢管再生混凝土柱）的力学性能退化规律,以截面类型、历经温度和再生粗骨料取代率为变化参数,共设计了36个试件,进行高温喷水冷却后的轴心受压加载试验,观察了试件破坏全过程,并对比分析高温喷水冷却后这3种约束再生混凝土柱的极限承载力、初始轴压刚度和延性的差异。结果表明：随历经最高温度的增大,各种约束再生混凝土柱的极限承载力、初始轴压刚度和延性均出现了不同程度的退化,其中圆钢管再生混凝土柱退化幅度最小且较为稳定,方钢管再生混凝土柱的延性随温度升高出现了正增长;随再生粗骨料取代率的增加,方钢管和圆钢管试件的极限承载力、初始轴压刚度和延性呈现先减小后增大的变化趋势,其波动范围为-15.3%~2.3%,而螺旋筋约束混凝土柱试件受取代率影响则相对较小,其变化范围为0~12.9%。     

配筋再生混凝土棱柱体徐变试验研究

再生混凝土的徐变是工程中亟待解决的基础问题,而目前对于配筋再生混凝土棱柱体徐变的试验研究鲜见报道。为此,对11个配筋再生混凝土棱柱体试件进行长期轴压荷载下的徐变试验,变化参数包括再生粗骨料取代率、再生细骨料取代率和应力比。对比分析了不同设计参数配筋再生混凝土棱柱体的初始应变、徐变应变及变化参数对其长期轴压荷载下徐变的影响。结果表明：再生粗、细骨料的掺入会增大配筋再生混凝土棱柱体的徐变,其中再生细骨料对徐变的影响相对明显;应力比对其初始应变影响较大,较高应力比下配筋再生混凝土棱柱体的徐变应变明显增大;配筋再生混凝土棱柱体徐变过程中截面纵筋与混凝土的应力重分布,钢筋所承担应力的比例增加,其徐变有所减小。基于试验结果,给出了配筋再生混凝土棱柱体在长期轴压荷载下变形计算的实用公式,计算结果与实测变形符合较好。     

Calculation of axial bearing capacity of recycled concrete filled square steel tube-profile steel short columns based on unified strength theory

为研究方钢管型钢再生混凝土短柱轴心受压性能,进行了11根短柱试件轴心受压试验,观察短柱的破坏过程及破坏形态,分析再生粗骨料取代率、方钢管宽厚比、型钢配钢率及再生混凝土强度等参数对短柱轴压性能的影响,研究结果表明：在轴向压力作用下,型钢先发生屈服,随后内部再生混凝土压溃,最后外部方钢管发生鼓曲变形而破坏;轴压承载力随着再生粗骨料取代率的增大而降低;提高再生混凝土强度对轴压承载力有利,但试件变形能力降低;适当减小方钢管宽厚比和增大型钢配钢率对提高试件的轴压性能有利,总体上,该组合柱具有较高的承载力和良好的变形能力。在此基础上,基于统一强度理论对该短柱轴压承载力进行理论分析,考虑再生粗骨料取代率的影响,提出了方钢管型钢再生混凝土短柱轴压承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合较好,表明统一强度理论可用于该短柱轴压承载力计算。     

Experimental study on seismic performance of steel‐reinforced recycled concrete frame with infill wall

In order to investigate the seismic performance of steel‐reinforced recycled concrete (SRRC) frame with infill wall, low cyclic loading tests on four frames with infill wall and one frame without infill wall were conducted. The failure modes, hysteresis loops, skeleton curves, bearing capacity, ductility, stiffness degradation, and energy dissipation capacity of specimens were analyzed. The seismic performance of SRRC frames with and without infill wall was compared. The influence of the aspect ratio of infill wall, the axial compression ratio of column, and the distance of horizontal reinforcements of infill wall were investigated. Test results show that compared to the SRRC frame without infill wall, the SRRC frame with infill wall had higher bearing capacity and initial stiffness, but faster stiffness degradation and worse energy dissipation capacity. With the increase of aspect ratio of infill wall and axial compression ratio of column, the bearing capacity and initial stiffness of SRRC frame with infill wall increased, whereas the ductility decreased. With the decrease of distance of horizontal reinforcements of infill wall, the initial stiffness and energy dissipation capacity of SRRC frame with infill wall increased. After the infill wall fails under earthquake, the remaining SRRC frame has good seismic performance.     

CFRP加固钢筋再生混凝土梁的弯曲性能研究

为研究再生混凝土梁的弯曲性能,进行了钢筋再生混凝土梁及其经CFRP加固后的受弯性能试验研究,分析了再生粗骨料取代率和CFRP加固层数对再生混凝土梁受力性能的影响,比较了钢筋再生混凝土梁加固前后的挠度和裂缝扩展情况。试验结果表明：再生混凝土梁的变形能力和受弯承载力较普通混凝土梁没有明显降低,但其刚度和延性均有所降低,可通过CFRP加固提高其刚度和极限荷载,但不能改善其变形能力; CFRP加固层数对钢筋再生混凝土梁的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载影响较大,其中极限荷载受加固层数影响最大。通过理论计算和有限元分析,建立了钢筋再生混凝土梁及其经CFRP加固后的受弯承载力计算式,理论计算结果与钢筋再生混凝土梁的试验结果符合较好。研究成果可为再生混凝土梁的工程应用提供参考依据。     

CFRP-钢复合管约束型钢高强混凝土短柱的轴压力学性能

对8根碳纤维增强复合材料(CFRP)-圆/方钢复合管约束型钢高强混凝土（C-C/STCSRC）短柱和4根CFRP约束圆钢管型钢高强混凝土（C-CTSRC）短柱进行了轴压试验,分析了CFRP约束效应系数、钢管截面形式以及钢管受力性能对CFRP-圆/方钢复合管约束型钢高强混凝土（C-C/STCSRC）轴压短柱力学性能的影响。结果表明:CFRP-圆钢复合管约束型钢高强混凝土（C-CTCSRC）轴压短柱的极限承载力提高率随着约束效应系数的增加呈指数形式增长;在柱核心混凝土截面面积相同时,CFRP-圆钢复合管约束型钢高强混凝土（C-CTCSRC）轴压短柱的极限承载力比CFRP-方钢复合管约束型钢高强混凝土（C-STCSRC）轴压短柱的极限承载力高50%以上;在弹性工作阶段,CFRP约束圆钢管型钢高强混凝土（C-CTSRC）柱的弹性模量高于CFRP-圆钢复合管约束型钢高强混凝土（C-CTCSRC）柱的弹性模量;CFRP-圆钢复合管约束型钢高强混凝土（C-CTCSRC）柱的极限承载力高于CFRP约束圆钢管型钢高强混凝土柱的极限承载力;CFRP与钢管黏结良好时,CFRP与钢管能够协同工作。     

CFRP加固锈蚀钢筋混凝土短柱的抗震性能

为评估CFRP加固锈蚀钢筋混凝土短柱抗震性能的效果,选取1根未锈蚀钢筋混凝土短柱、2根锈蚀钢筋混凝土短柱和4根CFRP加固锈蚀钢筋混凝土短柱进行抗震性能试验研究,考察了CFRP加固量、细骨料类型对抗震加固效果的影响情况,建议了CFRP加固锈蚀钢筋混凝土短柱受剪承载力的实用计算公式。结果表明:钢筋锈蚀会降低短柱的抗震性能,锈蚀钢筋试件的受剪承载力、极限变形能力和累积滞回耗能较未锈蚀钢筋试件分别降低了7.8%、35.5%和42.2%;外包CFRP加固能将锈蚀钢筋试件的受剪承载力提高至未锈蚀钢筋试件的107.1%～109.1%,并显著改善短柱的延性和耗能能力;外包CFRP的层数由1层增至2层时,加固试件的受剪承载力提高较少,且试件达到峰值荷载时,CFRP的最大应变减少;在钢筋锈蚀前后和CFRP加固前后,混凝土短柱无量纲近极限滞回环的滞回规则大体相同。     

Long term performance of recycled concrete beams with different water–cement ratio and recycled aggregate replacement rate

The purpose of this study is to reveal the service performance of recycled aggregate concrete (RAC) components for different values of water−cement ratio and replacement rate of recycled coarse aggregate (RCA). Generally, the concrete strength decreases with the increase of the replacement rate of RCA, in order to meet the strength requirements when changing the replacement rate of RCA, it is necessary to change the water−cement ratio at the same time. Therefore, the axial compressive strengths of prism with 25 mix proportions, the short-term mechanical properties and long-term deformation properties of reinforced concrete beams were tested respectively by changing water−cement ratio and RCA replacement rate. The bearing capacity and the strain nephogram of samples under different loads were obtained using the Digital Image Correlation (DIC) method, and a self-made gravity loading experimental device was used for long-term deformation investigation. Results showed that the damage pattern of RAC was the same as that of natural aggregate concrete (NAC), but the brittleness was more pronounced. The brittleness of concrete before failure can be reduced more effectively by adjusting the replacement rate of RCA than by adjusting the water−cement ratio. The water−cement ratio has an evident influence on the axial compressive strength and early creep of concrete, while the replacement rate of RCA has a remarkable effect on the long-term deformation of the concrete beams.     

再生混凝土柱受压性能试验研究

完成了6根不同再生骨料取代率下的轴心、偏心柱受压试验,研究了再生混凝土柱的破坏形态和承载力等受压性能,并与普通混凝土柱进行对比分析,基于试验结果的分析,探讨了现行规范受压承载力的计算方法对于再生混凝土柱的适用性.     

高温后方钢管再生混凝土轴压短柱的受力性能研究

为研究高温后方钢管再生混凝土短柱的轴心受压承载性能,以再生粗骨料取代率和温度为变化参数,设计了24个试件进行轴心受压加载试验,观察高温后方钢管再生混凝土轴压短柱的受力过程及破坏形态,获取其应力-应变曲线、极限承载力等重要数据,并分析再生骨料取代率、温度对该类新型组合构件轴压性能的影响规律;最后对高温后方钢管再生混凝土轴压短柱的极限承载力计算方法予以探讨。试验结果表明:随温度的升高,高温后试件的极限承载力和弹性刚度整体上均呈降低之势,延性系数和耗能均先减后增;随再生骨料取代率的增大,高温后试件的极限承载力降低,弹性刚度先增后减,延性系数和耗能均呈增长之势。     

高温后圆钢管再生混凝土轴压短柱的极限承载力研究

为了研究火灾高温后圆钢管再生混凝土轴压短柱的受力性能及极限承载力,以再生粗骨料取代率、恒温温度和恒温时间为变化参数,对20个设计的圆钢管再生混凝土短柱试件进行火灾高温后的力学性能试验。并对各变化参数对圆钢管再生混凝土短柱极限承载力的影响进行分析。利用统一强度理论和叠加计算理论分别计算高温后其极限承载力,并与试验实测结果比较。研究结果表明:高温后钢管再生混凝土短柱的受力破坏过程和形态与普通钢管混凝土柱相似;火灾温度对承载力影响显著;同一温度下,承载力随恒温时间的延长呈先上升后下降的趋势;骨料取代率对试件的承载力影响不大;采用统一强度理论中钟善桐计算法对高温后圆钢管再生混凝土短柱的极限承载力进行计算,计算值与试验值吻合较好。     

钢管再生混凝土轴压长柱试验研究及力学性能分析

设计5个圆钢管再生混凝土长柱和5个方钢管再生混凝土长柱,对其进行轴压静力单调加载试验,考虑截面形式、再生粗骨料取代率、长细比3个变化参数,观察试件受力的全过程和破坏形态,得到试件屈服应变、峰值变形、承载力等重要特征点数据,绘制出荷载-变形、荷载-应变、轴压刚度-变形等关系曲线,并分析变化参数对试件承载力的影响规律,采用相关规程计算2种截面形式的钢管再生混凝土轴压长柱的承载力以及在正常使用极限状态下的刚度。试验研究和计算结果表明：钢管再生混凝土轴压长柱受力过程均经历了弹性阶段、屈服阶段和破坏阶段,破坏形态主要有材料强度破坏和弹塑性失稳破坏;再生粗骨料取代率对钢管再生混凝土轴压长柱的承载力影响不大;长细比对圆钢管再生混凝土试件承载力影响较大,随长细比的增加,试件的承载力逐渐降低,而对方钢管再生混凝土试件承载力影响较小。基于计算结果,给出了2种截面形式的钢管再生混凝土轴压长柱的承载力及轴压刚度的设计建议。研究结果可为钢管再生混凝土结构的进一步研究和推广应用提供参考。     

我国再生混凝土梁、柱及框架节点研究现状

基于国内外大量相关研究成果,对再生混凝土梁的受弯及受剪性能,柱的轴心、偏心受压性能和节点的抗震性能进行了较为全面系统的分析。研究结果表明,与普通钢筋混凝土相比,再生混凝土梁、柱及框架节点的破坏模式基本相同,刚度和极限承载力略有降低。