不同强度等级箍筋约束混凝土柱设计方法

当约束混凝土柱的体积配箍率大于某一限值时,在受压破坏时会出现约束箍筋达不到其受拉屈服强度的问题。为此,基于收集的试验数据,建立了以体积配箍率、箍筋受拉屈服应变以及非约束混凝土轴心抗压强度为变量的约束混凝土抗压强度和峰值应变计算公式。将该约束混凝土抗压强度计算公式与传统约束混凝土抗压强度计算公式联立,得到了不同强度等级箍筋体积配箍率上限值。结果表明:体积配箍率上限值随箍筋抗拉强度的提高而降低;在体积配箍率上限值范围内,约束混凝土抗压强度与峰值压应变随体积配箍率和箍筋受拉屈服强度的增大而提高。     

高强箍筋约束混凝土柱抗震性能和累积损伤分析

损伤指标可以量化结构或构件在地震作用下的损伤程度,为震后结构损伤评估及结构抗震设计提供重要的理论依据。因此,开展了15个配置高强箍筋的约束混凝土柱抗震性能试验研究和累积损伤分析。试验结果表明：达到峰值点时,约束箍筋尚未屈服,约束箍筋拉应力为屈服强度的56%～91%,达到极限位移时,约束箍筋屈服但仍未被拉断;配置高强箍筋的约束混凝土在整个受力过程中展现出良好的承载力和变形能力。针对混凝土强度等级为C50、配置HRB500纵筋的高强箍筋约束混凝土柱,不同损伤模型的计算结果与试验结果表明：Chai模型能够较为准确地预测损伤程度。对于剪跨比为3、配筋率和配箍率较大的试件,在轻微破坏和中等破坏阶段,Kunnath模型计算的损伤指数稍微偏小。付国模型在各阶段均能较好地预测损伤程度,但损伤指数计算值大于1,计算结果不收敛。剪跨比较大的约束混凝土柱会降低其损伤发展速度,轴压比的增加会加剧约束混凝土的损伤程度。高配筋率和高体积配箍率的约束混凝土柱损伤发展速度较慢,相同循环次数下,损伤程度较低。在约束混凝土柱设计中,可通过合理配置纵向钢筋和约束箍筋,降低和延缓约束混凝土柱的累积损伤。     

高强箍筋约束混凝土实用本构关系模型

在轴心受压试验数据的基础上,分析了约束混凝土体积配箍率、箍筋屈服强度和素混凝土抗压强度对箍筋约束混凝土受压性能的影响,探讨了直接应用配箍特征值建立箍筋约束混凝土本构关系存在的问题,建立了箍筋约束混凝土峰值应力、峰值应变和极限应变的计算公式.归纳分析了以往典型箍筋约束混凝土本构关系模型的合理性和缺陷,提出了简化的箍筋约束混凝土本构关系模型,并和高强箍筋约束混凝土试验应力应变曲线进行对比.对比结果表明,所建立的本构关系模型能较好拟合高强箍筋约束混凝土试验应力应变曲线.     

高强箍筋约束高强混凝土柱在轴压下的力学性能研究综述

采用高强度箍筋约束高强混凝土柱以保证其延性是混凝土结构的重要发展方向,为研究高强箍筋约束高强混凝土柱在轴压下的力学性能,统计了国内外的研究情况并对结果进行总结分析,发现在高强箍筋约束作用下,高强混凝土的脆性减小,强度和延性增加。同时介绍了几种有代表性的约束混凝土模型,分析了影响高强箍筋约束高强混凝土柱的延性和强度的主要因素为混凝土强度、体积配箍率、箍筋屈服强度、箍筋间距、混凝土保护层、纵筋配筋率以及箍筋约束形式等,并对各影响因素的作用进行总结。     

内圆外方双层箍筋约束下的混凝土轴心受压力学试验研究北大核心

对12组不同形式的箍筋混凝土柱进行轴向受压力学试验,按照箍筋类型不同分为四组对比做其破坏条件和破坏状态,研究了不同配箍率对混凝土承载力的影响,以及箍筋形状对承载力的影响,得到应变-应力曲线。试验表明双层箍筋柱约束的混凝土强度明显优于单层箍筋,发现配箍率特征值的提升可以提高其延性,但效果不甚明显,内部圆形的箍筋形式更易提高承载力。同时通过有限元软件对箍筋约束下的混凝土力学性质进行分析,通过对约束混凝土轴心受压状态下的破坏极限及变形形式进行模拟,模拟结果试验结果相一致。     

高强箍筋高强混凝土Z形截面柱框架节点抗震性能试验研究

为了研究高强箍筋约束高强混凝土Z形截面柱框架节点在地震作用下的抗震性能,对缩尺比为1∶2的5榀配置高强箍筋和1榀配置普通强度箍筋的高强混凝土Z形截面柱框架节点试件进行拟静力试验。研究了高强箍筋约束高强混凝土节点的破坏形态、滞回性能、骨架曲线、延性、耗能能力、刚度退化、受剪承载力以及高强箍筋应力发挥水平等。分析了剪压比、轴压比、箍筋的体积配箍率等参数对Z形截面柱框架节点破坏形态、滞回性能和受剪承载力的影响。结果表明：Z形截面柱节点的破坏形态受设计参数的影响,有弯曲破坏和弯剪破坏两类;与普通强度箍筋高强混凝土Z形截面柱框架节点相比,高强箍筋高强混凝土Z形截面柱框架节点在显著提高节点最大剪压比控制值的同时具有优越的抗震性能。给出了高强箍筋应力的取值,采用JGJ 149—2017《混凝土异形柱结构技术规程》公式计算高强箍筋高强混凝土Z形截面柱框架节点的受剪承载力是可行的,将其计算结果与试验结果进行了比较,两者吻合较好。     

高强箍筋约束高强混凝土柱抗震性能试验研究

通过10个高强箍筋约束高强混凝土柱在高轴压比下的低周反复水平加载试验,研究该类构件的破坏过程、破坏形态、滞回曲线和延性性能,分析箍筋的应力及其强度发挥水平,并与普通强度箍筋的约束效果进行对比。结果表明,在高轴压比下,该类型柱的滞回曲线仍呈稳定丰满的梭形,具有较好的延性性能、耗能能力和较强的抗倒塌能力,即密配高强箍筋是保证高强混凝土框架柱在高轴压比下具有良好延性性能以及提高其轴压比限值的有效措施;大部分试件破坏时,其高强箍筋已经屈服,箍筋强度可以得到比较充分的发挥,从而达到比较好的约束效果;此外,在同等条件下与普通强度箍筋柱相比,高强箍筋高强混凝土柱其滞回曲线较为丰满、稳定,有较大的塑性耗能能力,延性显著增加,约束效果明显优于普通箍筋。     

高强箍筋约束混凝土柱轴压下约束效果的影响因素

本文以箍筋强度、体积配箍率、箍筋形式和箍筋间距为变化参数,对10组高强箍筋约束高强混凝土柱进行了轴心受压试验,研究了高强箍筋在约束高强混凝土柱强度和延性上的影响规律。研究结果表明,以高强箍筋约束混凝土来提高构件承载力和变形性能是十分有效的。     

高强箍筋约束高强混凝土轴心受压应力-应变全曲线研究

为研究高强箍筋约束高强混凝土的受压力学性能,进行了高强箍筋约束高强混凝土棱柱体试件的轴心受压试验,分析了配箍率、箍筋屈服强度和箍筋形式对约束高强混凝土应力-应变曲线的影响。结果表明：高强箍筋在约束混凝达到其峰值应力时并未屈服,根据其受力机理提出了有效侧向应力和相应的高强箍筋应力的计算方法;高强箍筋可在约束混凝土应力-应变曲线下降段提供更有效的侧向约束,曲线下降较为平缓。在试验研究和理论分析的基础上,提出了约束高强混凝土的强度和变形的计算式,建议了高强箍筋约束高强混凝土的应力-应变全曲线方程,理论曲线与实测曲线吻合较好。     

高强箍筋约束高强混凝土本构模型研究

通过31根高强箍筋约束高强混凝土棱柱体试件的轴心受压试验,对约束高强混凝土的应力-应变本构关系进行了研究。结果表明,采用高强箍筋约束是防止高强混凝土应力-应变曲线陡然下降的有效措施;箍筋间距较小、强度较高、形式较复杂的约束混凝土试件,具有较高的箍筋侧向约束力,其应力-应变曲线的下降段较为平缓,显示出良好的延性性能;对于高强箍筋约束高强混凝土试件,当其达到峰值强度时,高强箍筋不一定屈服,即取箍筋屈服强度计算有可能高估约束混凝土峰值强度的提高程度。在试验的基础上,提出一种计算约束混凝土达到峰值强度时相应高强箍筋应力大小的迭代方法;通过对试验结果的回归分析,得到高强箍筋约束高强混凝土峰值强度、峰值应变及极限应变的计算公式;提出一种适合于高强箍筋约束高强混凝土轴心受压的应力-应变关系本构模型,并结合试验结果与国内外几种典型本构模型进行对比,结果表明该模型与试验曲线吻合较好。     

高强箍筋高强混凝土短柱抗震性能试验研究

为了研究高强箍筋约束高强混凝土短柱在地震作用下的抗震性能,采用建研式加载装置,通过14根高强混凝土短柱试件的低周反复加载试验,研究了高强箍筋约束高强混凝土短柱的破坏形态、滞回性能、骨架曲线、变形和延性、耗能能力以及高强箍筋的应力发挥水平和受剪承载力计算等,分析了轴压比、剪跨比、箍筋强度、箍筋间距、箍筋形式和混凝土强度等因素对短柱破坏形态、滞回性能和承载力的影响。结果表明：短柱破坏形态受设计参数的影响有剪切破坏和剪切黏结破坏两类;与普通强度箍筋混凝土短柱相比,高强箍筋高强混凝土短柱在节约材料的同时具有优越的抗震性能和抗倒塌能力;达到极限荷载后,箍筋的应变发展较快,高强箍筋的强度发挥充分,短柱的抗震性能明显改善;通过对高强箍筋应力取值进行适当修正,采用GB 50010-2010规范公式计算高强箍筋高强混凝土短柱的受剪承载力是可行的。     

考虑尺寸影响的箍筋约束混凝土轴压本构模型

已有箍筋约束混凝土轴压本构关系模型大多未考虑尺寸效应的影响,或通过采用强度折减系数法来粗糙反映尺寸的影响。为研究大尺寸箍筋约束混凝土柱轴心受压性能及尺寸效应规律,根据已有箍筋约束混凝土圆柱和方柱轴压破坏试验结果,分析了体积配箍率、箍筋形式(方箍及圆箍)及试件尺寸对箍筋约束混凝土应力应变曲线的影响。考虑体积配箍率及箍筋形式的影响,建立了箍筋约束混凝土峰值应变尺寸效应公式,并结合前期箍筋约束混凝土名义轴压强度(峰值应力)尺寸效应公式,提出了可考虑尺寸影响的箍筋约束混凝土轴向压缩全应力应变关系模型。与试验及模拟结果进行对比发现,建立的可考虑强度和峰值应变尺寸效应的本构关系与已有试验结果吻合较好,模型计算曲线与试验曲线接近。     

约束混凝土梁正截面受弯性能的试验研究

本文依据６根无箍筋和１２根有箍筋梁正截面受弯的对比试验，研究了箍筋的约束对梁正截面破坏形态、混凝土极限压应变、梁挠度和受弯承载力的影响，并提出约束混凝土梁受弯承载力增强公式。     

方钢管螺旋筋复合约束混凝土柱轴压机理及承载力计算

为研究方钢管螺旋筋复合约束混凝土柱的轴压受力性能,完成了25个方钢管螺旋筋复合约束混凝土柱试件和4个普通方钢管混凝土柱试件的轴心受压试验。从试件的表观破损全过程、核心混凝土的碎裂形态、螺旋筋的失效模式、荷载位移曲线、各钢材组分的应变发展规律等多个角度对方钢管螺旋筋复合约束混凝土柱的轴压机理展开分析,并与普通方钢管混凝土柱进行了对比。研究结果表明：螺旋筋有效改善了方钢管对核心混凝土约束不均匀的特点|螺旋筋、纵筋及方钢管之间具有良好的变形协调性,在本研究的配筋率范围内(0.44%~2.90%),螺旋筋的屈服强度均能充分发挥|方钢管螺旋筋复合约束混凝土柱比普通方钢管混凝土柱具有更好的轴压承载能力和变形能力,且随着螺旋筋间距的减小、直径和径宽比的增大,其表现出更优良的轴压性能|基于复合约束模型推导的承载力公式,其物理意义明确、形式简单,且计算值与试验值吻合较好,可供工程设计参考。     

高强箍筋约束高强混凝土柱的轴压比限值研究

为了研究高强箍筋约束高强混凝土柱的抗震性能及轴压比限值,进行了10个高强箍筋约束高强混凝土柱在高轴压比下的低周反复水平加载试验。通过理论推导和对大量试验数据的回归分析,提出在不同抗震等级下高强箍筋约束高强混凝土柱的轴压比限值。研究结果表明:当体积配箍率大于1.2％时,高强复合箍筋约束高强混凝土柱在高轴压比（甚至轴压比超限）下,其位移延性系数均能满足大于等于3的抗震要求,即密配高强箍筋是保证高强混凝土框架柱在高轴压比下具有良好延性性能以及提高其轴压比限值的有效措施。     

箍筋约束高强砼短柱受力性能的试验研究

通过８根轴压、６根小偏压箍筋约束高强砼短柱的试验，研究了箍筋约束作用对单轴受压时应力－－应变关系及相关参数的影响。分析了箍筋形式、配箍率等参数对柱延性的作用，并对小偏压柱强度和变形性能进行了探索。在试验研究的基础上，提出了约束高强砼的应力－应变关系全曲线及相关参数的计算表达式。     

高强箍筋约束高强混凝土柱的抗轴压性能

为了研究高强箍筋约束高强混凝土柱的抗轴压性能,定量分析该类型柱的强度和变形提高程度,进行了31根高强箍筋约束高强混凝土方形截面柱的轴心受压试验。在试验的基础上,分析箍筋强度、箍筋间距和箍筋形式对其强度和变形性能的影响;结合国内外试验数据,通过回归分析提出高强箍筋约束高强混凝土峰值强度和极限应变的计算公式。     

方形螺旋箍约束砼受压的本构关系

根据18个螺旋箍约束混凝土轴压柱的试验研究,探讨了单向、复合螺旋箍轴压试件的破坏模式,分析了螺旋箍与绑扎箍、单向与复合箍、有无纵向筋试件的核心混凝土的基本性能。给出了各种约束情况下核心混凝土强度、变形的计算公式,提出约束混凝土的应力—应变曲线。