端柱配置HRB600箍筋剪力墙的抗震性能试验研究

为了研究HRB600高强箍筋用于剪力墙边缘约束构件(端柱)对剪力墙抗震性能的影响,对4片端柱配有HRB600高强箍筋的混凝土剪力墙进行拟静力试验,研究了各试件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、承载能力、延性、变形能力、刚度退化、耗能能力及顶点位移角等。结果表明,随着剪跨比的降低,剪力墙由弯曲破坏向弯剪破坏转变,承载力和早期刚度有所提高,但变形能力和耗能能力降低;对于高剪跨比的试件,端柱配置HRB600箍筋对剪力墙的承载力、延性和耗能能力有一定提高。对于低剪跨比的试件,端柱配置HRB600箍筋不能提高其抗震性能;用顶点位移角限值作为端柱配有HRB600高强箍筋的剪力墙的性能指标,可以较好地反映其性能水平与损伤程度之间的关系。     

预应力钢绞线加固混凝土短柱抗震性能研究

为研究预应力钢绞线加固钢筋混凝土(RC)短柱的抗震特性,对7个试件进行了低周反复加载试验。试验研究了轴压比、钢绞线配置特征值和预应力水平对加固短柱抗震性能的影响。结果表明,预应力钢绞线可有效改善RC短柱的抗震性能,延性和耗能能力显著提高,与未加固试件PC1相比,预应力钢绞线加固短柱的位移延性系数、累积耗能能力最大值分别提高1.87倍和6.78倍,钢绞线配置量及预应力水平对加固柱滞回曲线有明显的影响,其它条件相同时,钢绞线配置量大或者预应力水平较高的试件滞回曲线较饱满;对于低轴压比(n≤0.30)试件,钢绞线配置特征值达到0.119、预应力水不小于0.40时即可获得较好的抗震性能。在试验基础上,提出了预应力钢绞线加固RC圆形短柱的受剪承载力计算公式,计算结果与试验值总体吻合良好。成果为预应力钢绞线加固RC短柱提供了参考数据和设计计算方法     

梯度剪力墙抗震性能试验研究

为了将钢筋混凝土剪力墙的弯剪变形机制和摇摆墙的摇摆机制有效结合,实现两者优势互补以提升结构抗震性能,提出了一种梯度剪力墙,通过降低局部压碎区混凝土强度实现从弯剪机制到摇摆机制的转换,并以约束屈曲钢筋代替普通钢筋,提高摇摆阶段剪力墙耗能能力。该梯度剪力墙具有弯剪和摇摆双重变形机制,且可通过合理设计实现不同机制按梯度次序出现和震后的快速修复。分别对梯度剪力墙试件和普通钢筋混凝土剪力墙试件开展拟静力试验研究,并对比分析其破坏特征、滞回性能、承载力、刚度、自复位特性和延性。研究结果表明：低强度混凝土压碎是梯度剪力墙由弯剪机制过渡到摇摆机制的显著标志,受力机制转换前剪力墙以弯剪机制承载,保证其在正常使用和在多遇地震作用下为结构提供足够抗侧刚度;转换后具有摇摆墙功能。与普通剪力墙相比,梯度剪力墙损伤机制明确,延性显著提升,剩余承载力可控,残余变形小。     

酸雨环境下钢筋混凝土框架梁抗震性能试验研究

为研究酸雨侵蚀环境中RC框架梁的抗震性能,设计了3组不同剪跨比（剪跨比分别为5.0、4.2、3.4）的RC框架梁,采用人工气候盐雾箱对其进行酸雨环境（pH值为3.0）加速侵蚀试验,随后对其进行拟静力试验,分析了不同酸雨酸化深度下的钢筋锈蚀程度和剪跨比对RC框架梁抗震性能的影响。结果表明：在酸雨溶液中的H⁺和SO₄^2-的共同侵蚀作用下,RC框架梁混凝土表面出现坑蚀小洞,且蚀洞随着侵蚀程度的增加而逐渐加重;当酸化深度小于混凝土保护层厚度时,RC框架梁的承载力和延性略有增加;随着酸雨侵蚀程度的加深,相同剪跨比的试件,其破坏状态由弯曲破坏转变为以弯曲变形为主的弯剪破坏,当纵筋锈蚀率为6.5%时,承载力下降了17.6%,延性降低了5.24%,累积耗能减少30.87%;当钢筋锈蚀程度相近时,试件的弯剪破坏形态随着剪跨比的减小逐渐明显,承载力增大,延性和耗能能力随之减小。     

预应力钢带加固钢筋混凝土短柱抗震性能试验研究

为研究预应力钢带加固钢筋混凝土短柱的抗震性能,对6个预应力钢带加固钢筋混凝土短柱试件和3个对比试件进行低周反复荷载试验。结合试验研究结果,分析预应力钢带加固柱的破坏形态、滞回曲线、位移延性系数、骨架曲线、耗能性能和刚度退化;研究轴压比、剪跨比、钢带间距对加固试件抗震性能的影响。试验结果表明,采用预应力钢带加固钢筋混凝土短柱可以明显改善其延性、变形能力和耗能性能,并且能显著提高短柱的抗剪承载力,抗震性能得到显著提高和改善。     

新型装配式预应力混凝土框架梁柱节点抗震性能试验研究

新型装配式预应力混凝土框架结构,通过后张预应力钢绞线和预应力螺纹钢筋产生的预压力实现梁柱节点连接。为研究该节点的抗震性能,设计并制作了4个试件,对其进行拟静力试验,分析了其破坏形态、滞回特性、刚度退化、变形能力、承载力及耗能能力,探讨了剪跨比、截面预压应力对其抗震性能的影响,并建立了梁端接缝截面受弯承载力计算方法。研究结果表明：各试件均发生了梁端弯曲破坏,滞回曲线呈反“S”形或饱满“弓形”,位移延性系数均大于3,强屈比在1.07～1.33之间,整体表现出较好的耗能能力、变形能力;剪跨比对节点的抗震性能影响不明显;截面预压应力分布对节点抗震性能有一定的影响,梁端接缝截面均匀受压时,其耗能能力、位移延性等综合抗震性能相对最优。     

CFRP布加固RC空心桥墩的抗震性能

针对碳纤维增强聚合物(CFRP)布加固钢筋混凝土(RC)矩形空心截面桥墩的抗震性能问题,对8个CFRP加固的矩形空心桥墩试件体进行水平循环荷载作用下的抗震性能试验研究,分析CFRP试件体桥墩的破坏特征以及其弯曲延性、耗能以及滞回性能,并考虑到箍筋和CFRP的对核心混凝土的约束作用,提出一种考虑有效强度系数和面积配箍率的CFRP有效侧向约束力的简化计算方法。在此基础上,基于Open Sees程序中的纤维单元模型,分析CFRP加固RC矩形空心截面桥墩的侧向力和变形关系特性以及相关参数对其滞回性能的影响。研究结果表明,采用CFRP布加固可改变RC矩形空心墩柱的破坏形式和破坏位置,显著提高其耗能能力和延性,但对水平承载力影响较小。采用文中提出的CFRP有效侧向约束力的简化计算方法,可以较好地模拟CFRP约束RC矩形空心截面桥墩的侧向力和变形关系的滞回性能且计算效率高。     

轴压比与剪跨比对带约束拉杆双层钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能影响研究

为研究轴压比与剪跨比对带约束拉杆双层钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能的影响,完成了5个缩尺模型试件的拟静力试验。研究结果表明：试件破坏时底部墙体钢板均受压屈曲,其中低剪跨比（剪跨比为1.0）试件出现典型的剪压破坏现象,而中高剪跨比（剪跨比为1.5~2.0）试件出现典型的压弯破坏现象;高轴压比、低剪跨比的带约束拉杆双层钢板-混凝土组合剪力墙仍具有良好的承载力、变形及耗能能力;增大轴压比可提高试件的承载力,但其变形和滞回性能有所降低;减小剪跨比,试件的承载力和刚度有较大幅度提高,耗能能力有所下降,而延性和承载力退化变化不明显。     

无粘结部分预应力混凝土柱复位性能的试验研究

为了探索配置无粘结部分预应力钢筋的混凝土柱在震后的复位性能,进行了4个无粘结部分预应力混凝土柱试件的低周反复荷载试验,其中3个试件配置了无粘结部分预应力钢筋,另外1个试件为不加预应力钢筋的对比试件。试验结果表明,无粘结部分预应力混凝土柱相比较于普通钢筋混凝土柱的滞回耗能能力相对较差,但震后残余变形较小,表现出了良好的复位性能;预应力度水平对无粘结部分预应力混凝土柱的残余变形、复位能力、承载力、延性和滞回性能等特性有重要的影响。     

钢筋混凝土桥墩地震弯剪破坏机理与震后快速修复技术研究

为研究钢筋混凝土桥墩的地震弯剪破坏机理与震后快速修复技术,首先进行了6个圆形截面桥墩试件的拟静力试验,试件均发生严重弯剪破坏,然后利用高流动性早强混凝土和CFRP布对其进行快速修复并在1周内重新进行加载试验,将原桥墩与修复后试件的破坏形态、承载力、延性与耗能能力、刚度退化等进行了对比分析。研究表明:塑性铰区配箍满足我国《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/T B02-01—2008)及美国Caltrans规范要求的钢筋混凝土桥墩试件,最终仍有可能因塑性铰区抗剪强度不足发生弯剪破坏。由于初始损伤的存在,震后修复桥墩试件的初始刚度偏低、屈服位移偏大,但极限承载力较原试件均有不同程度的提高,延性与耗能能力达到或超过原试件,刚度可有效恢复至原桥墩试件水平,震后修复试件呈弯曲破坏形态,显示出修复方法的有效性。     

BFRP模壳加固混凝土墩柱抗震性能试验研究

针对围堰、沉箱等方法加固水下桥梁墩柱需排水施工、成本高、施工困难以及施工周期长等问题,提出BFRP模壳不排水快速加固水下混凝土墩柱技术。为研究该种方法加固混凝土墩柱的抗震性能,设计并制作了5个BFRP模壳加固墩柱和3个未加固普通混凝土墩柱进行低周反复荷载试验,研究了各柱的破坏形态、荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、耗能能力及延性,并分析了BFRP模壳加固、混凝土膨胀剂、长细比等因素对墩柱抗震性能的影响。结果表明：BFRP模壳加固后的试件破坏类型为压弯破坏;BFRP模壳加固后,试件的滞回曲线较为饱满,峰值荷载提高了100%~138%,位移延性系数提高了0.4%~38%,耗能能力得到显著提高,总体上,抗震加固效果良好。     

CFRP加固高强混凝土方柱的延性性能试验分析与计算

为了研究碳纤维增强复合材料(CFRP)加固高强混凝土方柱的抗震性能,对13个高强混凝土方柱进行低周反复荷载试验,研究了试件破坏形态、滞回特性、骨架曲线、耗能能力和延性等抗震性能,探讨了轴压比、剪跨比、CFRP加固量对高强混凝土方柱延性性能的影响,给出了计算CFRP布有效约束系数和位移延性系数的公式。结果表明:随着轴压比增大、剪跨比减小,试件耗能能力和延性降低;横向包裹CFRP布可以显著改善高强混凝土方柱耗能能力和延性;与未加固试件相比,横向包裹CFRP布对轴压比较大或剪跨比较小试件的延性提高效果更为显著;随着加固量的增加,试件的耗能能力和延性增大,但增加幅度逐渐降低。     

锈蚀钢筋混凝土柱抗震性能试验研究

为研究钢筋锈蚀对钢筋混凝土(RC)柱抗震性能的影响,设计并制作了8根RC柱试件,其中包括1根未锈蚀柱、3根纵筋锈蚀柱和4根箍筋锈蚀柱。采用5%NaCl溶液浸泡试件并通电对钢筋进行锈蚀试验,通电锈蚀完成后,分别对8根试件进行了低周往复循环荷载试验,分析得到了不同锈蚀率下各试件的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、延性及耗能能力等结果。结果表明：与未锈蚀柱相比,随着纵筋与箍筋锈蚀率的增加,滞回曲线的饱满程度均逐渐减小,同时试件的耗能能力、刚度及变形也显著降低,且箍筋锈蚀率的影响更显著。当箍筋锈蚀率达到15.19%时,试件的位移延性系数和平均耗能系数分别降低了19.9%和35.6%。同时,在柱的端部塑性铰区形成剪切破坏面,试件发生脆性破坏。箍筋锈蚀率大于15.19%这一不利影响在抗震设防区域应引起重视。     

SRC-RC转换柱抗震性能试验研究

以型钢延伸高度、配钢率、轴压比以及不同构造措施等为设计参数,对21个SRC-RC转换柱试件和1个钢筋混凝土柱对比试件采用“建研式”加载设备进行了低周反复荷载试验。研究SRC-RC转换柱的滞回曲线、骨架曲线、承载力、变形能力、位移延性系数及耗能能力等抗震性能。试验结果表明：SRC-RC转换柱的破坏形式有剪切破坏、弯曲破坏和粘结破坏,其中剪切破坏多发生于柱的顶部;21个转换柱试件的位移延性系数介于1.97与5.99之间,试件的延性受到型钢延伸高度、配钢率、轴压比及配箍率等诸多因素影响,抗震性能相差较大。采用箍筋加密措施并适当增加型钢延伸高度的SRC-RC转换柱试件的承载能力和变形能力均好于同条件下的钢筋混凝土柱,可以推广应用于高层建筑中。     

非对称十字形配钢型钢混凝土矩形截面柱抗震性能试验研究

为适应型钢混凝土(steel reinforced concrete, SRC)框架结构在边柱、角柱部位不均匀受力的特征,并简化施工、避免大量型钢开孔和钢筋焊接,提出非对称十字形配钢SRC矩形截面柱构造。开展7根非对称十字形配钢SRC矩形截面柱和1根对称十字形配钢SRC矩形截面柱的低周往复加载试验,分析配钢形式、剪跨比、轴压比和体积配箍率等主要设计参数对柱抗震性能的影响。结果表明：不对称配钢形式使SRC柱的正、负向承载力不对称,正向加载(型钢内缩侧受压)比负向加载先达到峰值荷载;在相同含钢率下,非对称十字形配钢SRC矩形截面柱可达到与对称配钢形式相近的抗震性能;剪跨比的增大使柱的刚度衰减率降低,延性增加,耗能能力提高;增大轴压比,柱刚度退化加剧,延性降低,耗能能力减弱;提高体积配箍率将改善柱的耗能能力和延性。     

Experimental study on seismic behavior of steel reinforced concrete rectangular column with unsymmetrical cross-shaped steel section

为适应型钢混凝土(steel reinforced concrete, SRC)框架结构在边柱、角柱部位不均匀受力的特征，并简化施工、避免大量型钢开孔和钢筋焊接，提出非对称十字形配钢SRC矩形截面柱构造。开展7根非对称十字形配钢SRC矩形截面柱和1根对称十字形配钢SRC矩形截面柱的低周往复加载试验，分析配钢形式、剪跨比、轴压比和体积配箍率等主要设计参数对柱抗震性能的影响。结果表明：不对称配钢形式使SRC柱的正、负向承载力不对称，正向加载(型钢内缩侧受压)比负向加载先达到峰值荷载；在相同含钢率下，非对称十字形配钢SRC矩形截面柱可达到与对称配钢形式相近的抗震性能；剪跨比的增大使柱的刚度衰减率降低，延性增加，耗能能力提高；增大轴压比，柱刚度退化加剧，延性降低，耗能能力减弱；提高体积配箍率将改善柱的耗能能力和延性。     

短柱型破坏的型钢混凝土-混凝土转换柱剪切受力性能研究

型钢混凝土-混凝土(SRC-RC)转换柱容易产生"短柱型"剪切破坏,此类剪切破坏类似于钢筋混凝土短柱的剪切破坏,剪切斜裂缝贯通整个钢筋混凝土部分。以7个SRC-RC转换柱试件和2个钢筋混凝土对比试件的低周反复荷载试验为基础,建立了受力模型用于分析"短柱型"剪切破坏形态和机理以及产生此类破坏的内在因素。产生"短柱型"剪切破坏转换柱试件的滞回曲线呈现倒S形,"捏拢"现象明显,刚度随着循环次数的增加退化迅速。采用箍筋加密措施能够有效改善转换柱的抗震性能,使其表现出较钢筋混凝土柱更好的抗剪承载力和延性。     

钢板笼混凝土短柱抗震性能试验研究

地震作用下的建筑物或构筑物的混凝土短柱易发生脆性破坏,引起结构的严重破坏甚至倒塌;钢板笼混凝土（PCS）是混凝土结构体系的一个重要补充,研究PCS短柱的抗震性能对PCS结构体系的科学研究和工程运用具有重要的参考意义。通过对7个PCS短柱以及1个RC短柱对比件进行低周反复荷载试验,研究板厚、轴压比和横向钢板条间距对试件的破坏形态、滞回性能、骨架曲线、承载力、延性、耗能性能以及刚度与承载力退化的影响,并对其进行累积损伤分析。研究结果表明：试件均发生剪切脆性破坏,PCS试件中横向钢板条易断裂,但相比于RC试件短柱,其耗能能力、承载力及延性均有明显的提高;试件横向钢板条间距减小,有利于发挥PCS短柱的受剪性能,表现出较好的延性和耗能能力;PCS试件的承载力先随板厚的增大而增大,但当板厚增大到界限值后,受剪承载力反而下降;采用基于能量耗散原理和试件在低周反复荷载作用下的P-Δ滞回曲线所建立的累积损伤评价模型,能较真实地反映在低周反复荷载作用下PCS试件的累积损伤状态。     

钢-聚丙烯混杂纤维混凝土柱抗震性能试验研究

考虑纤维种类、轴压比、剪跨比、配筋率等因素,设计制作22根钢-聚丙烯混杂纤维混凝土框架柱试件,通过低周反复荷载试验研究柱的抗震性能。基于实测的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线及破坏形态,探讨纤维种类等因素对试件耗能能力和延性的影响规律,建立钢-聚丙烯混杂纤维混凝土柱位移延性系数计算公式。结果表明,钢-聚丙烯混杂纤维在增强柱耗能能力方面优于钢纤维或聚丙烯纤维,并随轴压比的增大,其发挥作用越明显;剪跨比、纵筋配筋率和配箍率对混杂纤维混凝土柱耗能能力和延性的影响与普通混凝土柱类似,随其增大而提高。     

钢筋网高性能复合砂浆加固钢筋混凝土方柱抗震性能的研究

通过4根钢筋混凝土近似足尺方柱在不变轴力和周期水平反复荷载作用下受力性能的试验研究,验证了用钢筋网高性能复合砂浆(CMMR)加固钢筋混凝土柱以提高其抗震性能的有效性:不仅柱的抗震承载能力有明显提高,而且其抗震延性有大幅度改善,抗震耗能能力也有一定程度的增强。本文先对试验结果进行了描述,然后研究了轴压比变化、加固后截面形式改变、用无钢筋网增强的素砂浆加固等因素对抗震加固效果的影响,并对这种加固层提高钢筋混凝土柱抗震性能的作用机理及被加固柱的裂缝形态进行了分析。