500MPa级钢筋混凝土偏心受压柱受力性能的试验研究

通过对9根350 mm×200 mm×2200 mm 500 MPa级钢筋混凝土偏心受压柱受力性能的试验,分析了偏心受压柱荷载—挠度曲线、荷载—钢筋应变曲线、荷载—混凝土压应变曲线以及破坏形态的特点.试验研究结果表明,500 MPa级钢筋在柱中与混凝土协同工作性能较好,其强度得到了充分发挥.在试验和理论分析的基础上,提出了500 MPa级钢筋在混凝土柱中的强度设计取值fy=450 MPa和受压承载力计算公式的建议.     

高强钢筋混凝土偏压柱的裂缝宽度试验研究

通过9根HRBF500钢筋混凝土偏心受压柱和1根HRB400钢筋混凝土偏心受压柱进行单向加载试验研究分析,并与受弯构件试验裂缝宽度情况进行对比,可知偏压构件的裂缝宽度试验值与实测值之比要相对小于受弯构件的比值,应将规范公式中的钢筋混凝土偏压构件受力特征系数进行折减,提出了偏压和受弯构件受力特征系数的建议值.     

细晶粒高强钢筋混凝土梁受弯性能试验与参数分析

为研究配置了细晶粒高强钢筋混凝土梁的受弯性能,制作了HRBF400、HRBF500级钢筋混凝土矩形截面梁各4根进行静力抗弯试验.研究表明HRBF筋混凝土梁在短期荷载作用下的最大裂缝宽度实测值满足规范要求,但计算值不满足.HRBF400级钢筋混凝土梁在正常使用条件下的挠度能满足规范要求,HRBF500级钢筋混凝土梁不能够满足规范要求.推导了HRBF筋混凝土梁在裂缝/挠度控制条件下的承载力计算公式,提出了构件承载力利用系数的概念,分析了钢筋强度、钢筋直径、混凝土强度、配筋率、混凝土保护层厚度、高跨比对构件承载力利用系数的影响.在经济配筋率范围内,HRBF筋混凝土梁的延性基本满足要求.HRBF筋混凝土梁的耗能能力在较低配筋率时与普通钢筋混凝土梁相近,但随着配筋率的提高,其耗能能力较普通钢筋混凝土梁降低的快.同配筋率下,HRBF筋混凝土梁在弹性阶段的耗能能力较普通钢筋混凝土梁要高,且随着配筋率的增大而提高.     

配HRBF500级钢筋混凝土梁受弯承载力试验

试验设计制作了7根配有500 MPa细晶粒高强钢筋的钢筋混凝土梁,通过变化保护层厚度、纵筋配筋率、混凝土强度等因素,分析研究高强钢筋混凝土梁的承载力.试验结果表明,应用了500 MPa细晶粒高强钢筋的混凝土梁承载力的实测结果与计算值比较接近,可以继续沿用现有的规范计算模式.     

高铁用HRBF500钢筋混凝土梁疲劳性能的数值分析

HRBF500钢筋作为一种新型的高强度钢筋,用于铁路、桥梁等工程中,需承受反复荷载.对配有500 MPa细晶粒钢筋的混凝土梁和预应力混凝土梁的疲劳性能进行有限元模拟分析,得到疲劳寿命预测值,并与试验结果进行比较,两者吻合较好.表明笔者采用的数值模拟方法,可较准确地预测HRBF500钢筋混凝土梁的疲劳寿命,为结构疲劳分析提供了有效手段.     

钢筋再生混凝土柱压弯性能的重复荷载试验

为减小尺寸效应影响,了解符合实际工程的钢筋再生混凝土柱压弯性能,进行了4根截面尺寸为600 mm×600 mm、不同再生粗骨料取代率、不同配箍率的钢筋混凝土方形截面柱大偏心受压重复荷载试验,研究了其受压破坏形态、承载力、侧向受弯刚度、钢筋及混凝土应变规律.结果表明:钢筋再生混凝土大偏心受压柱的破坏过程、破坏形态、侧向受弯刚度退化、钢筋和混凝土的应变与普通钢筋混凝土柱的区别不明显.参照现行《混凝土结构设计规范》(GB50010—2010)的相关计算公式,计算钢筋再生混凝土大偏心受压柱承载力,其计算结果与试验结果符合较好.     

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。     

小偏心钢筋混凝土受压柱卸载后的徐变后效研究

基于弹性徐变理论和线性叠加原理,研究了对称配筋的钢筋混凝土偏心受压柱中,钢筋和混凝土的应力-应变增量关系和递推公式;并且通过数值方法计算了考虑加、卸载后钢筋和混凝土应力-应变的变化过程;同时,分析了偏心距、配筋率、加载龄期及卸载时间等因素对长期荷载下钢筋混凝土偏心受压柱徐变特性和卸载后混凝土应力的影响规律.研究成果可为长期荷载下钢筋混凝土偏心受压构件的设计提供参考.     

配置高强钢筋的混凝土梁裂缝试验研究

采用两点对称集中的同步分级加载方式,对8根配置500MPa钢筋和4根配置400MPa细晶钢筋的混凝土梁进行静力加载试验,观测试件的裂缝发展过程,了解此类构件的裂缝特点,为工程中推广应用500MPa钢筋和400MPa细晶钢筋提供试验依据。试验结果表明,配置500MPa钢筋和400MPa细晶钢筋的受弯构件裂缝发展规律与普通钢筋混凝土受弯构件基本相同,但在正常使用状态下,按照现行混凝土结构设计规范对此类构件进行裂缝宽度验算,计算值均大于试验值。同时,结合其它67根配置高强钢筋的混凝土梁试验数据,评估了现行混凝土结构设计规范裂缝宽度公式的适用性,并在该规范的计算模式基础上,提出平均裂缝间距及短期最大裂缝宽度计算的修正公式,修正公式的计算结果与试验结果符合较好。     

机制砂再生粗骨料混凝土配筋柱偏心受压承载力的计算方法

介绍了机制砂再生粗骨料混凝土配筋柱的小偏心和大偏心受压承载力试验成果,分析了长细比和初始偏心距分别对配筋柱正截面应变分布、混凝土和钢筋应变、侧向挠度、破坏形态、极限承载力等的影响规律.通过与现行规范相应计算公式的计算结果对比,基于混凝土材料性能与结构受力的相关机理,系统分析了机制砂再生粗骨料混凝土配筋柱偏心受压承载力的主控因素,并对偏心受压承载力的计算提出了建议.     

配置HRB600E高强钢筋的混凝土柱抗震性能试验研究

HRB600E钢筋是一种新型高强度钢筋,为改善矩形柱抗震性能并推广HRB600E级高强钢筋的应用,通过对6个配置HRB600E钢筋的不同轴压比、不同钢筋强度和纵筋配筋率的混凝土矩形柱进行低周往复荷载试验,得到试件的滞回曲线、骨架曲线和纵筋应变曲线。对比分析高强钢筋混凝土柱的破坏特征、滞回特性、骨架曲线、刚度退化等抗震性能指标。研究结果表明：配置HRB600E高强钢筋的混凝土柱的破坏特征与配置普通钢筋的混凝土柱相似;通过减小轴压比或增加钢筋强度均能改善配置HRB600E高强钢筋试件的滞回特性、减缓刚度退化、提高试件的抗震性能;配置高强钢筋的构件与高强混凝土配合使用时受力性能更优。     

混凝土局压承载力计算方法深化研究

为探究混凝土达到局部受压承载力时间接钢筋能否屈服,间接钢筋不屈服时拉应力如何取值,以及网格式间接钢筋在楔形体外如何实现合理锚固等问题,完成了18个配置螺旋式间接钢筋和18个配置网格式间接钢筋的混凝土试件的局压试验。试验结果表明:当混凝土发生局压破坏时,局压影响区范围内间接钢筋存在达不到屈服的现象;基于试验结果,获得了不同强度等级热轧钢筋(HPB300、HRB400、HRB500、HRB600)配置的螺旋式间接钢筋和网格式间接钢筋屈服所对应的间接钢筋体积配筋率;建立了发生局压破坏时未屈服的网格式间接钢筋与楔形体外侧面相交处拉应力的计算方法。     

高铁用HRBF500钢筋混凝土梁疲劳寿命预测分析

HRBF500钢筋是我国冶金行业新研发的超细晶粒高强钢筋,若用于高铁中的钢筋混凝土构件需承受反复荷载,HRBF500钢筋混凝土梁的疲劳寿命预测成为必须解决的问题.基于ANSYS软件,对配有HRBF500钢筋的矩形和T形混凝土梁的疲劳寿命进行分析,得出影响疲劳寿命的主要因素为配筋率,最小疲劳荷载及荷载幅,寿命预测和试验结果吻合较好.为了使预测方法用于实际工程设计,在有限元计算的基础上进行系统的分析、拟合,提出了HRBF500钢筋混凝土梁疲劳寿命预测的简化计算公式,可为实际高铁工程设计提供参考.     

双向地震输入下配高强钢筋的框架结构非弹性地震反应

为了研究配置不同高强钢筋的混凝土框架结构的抗震性能,在3个抗震设防烈度区按现行规范分别设计了按等强代换原则配置3种不同高强钢筋的空间框架结构（I组）,利用OpenSEES软件对结构进行了多组双向水平地震动输入下的非弹性地震反应分析。并以HRB400钢筋为基础,按等面积代换原则将8、9度区结构的柱纵筋分别替换为HRB500及HRB600钢筋（II组）,并完成相应非弹性地震反应分析以考察此做法对结构屈服机制的控制效果。I组结构的分析结果表明：在同一烈度区,随配筋强度的增大,结构的整体和局部位移响应呈小幅增大,而杆端出铰率及转角延性需求都有所下降,结构抗震性能有所提高;8、9度区采用HRB400及HRB500钢筋的结构,在罕遇地震作用下形成以柱铰为主或柱铰偏多的梁柱铰混合耗能机制,其地震反应相对不利,而采用HRB600钢筋之后,柱铰数量明显减少,抗震性能明显改善,但其柱端最大转角及其最大延性需求仍大于梁端,未能充分发挥梁端的良好耗能作用。II组结构的分析结果表明：将柱纵筋按等面积代换原则由HRB400钢筋替换为更高强度钢筋后,柱承载力得到实质性加强,柱铰数量显著减少,梁铰数量增加,结构形成了以梁铰为主或梁铰较多的混合耗能机构,其整体抗震性能明显提高。     

HRB600钢筋钢纤维混凝土梁柱边节点抗震性能试验研究

为减小配置HRB600钢筋梁柱边节点的梁筋粘结退化,设计钢纤维整体增强或局部增强的梁柱边节点,进行两个配置HRB600/HRB400钢筋混凝土梁柱边节点和2个配置HRB600高强钢筋的钢纤维整体增强或局部增强的混凝土梁柱边节点的低周往复荷载试验,得到试件的破坏形态和滞回曲线,对比分析边节点的耗能能力、延性性能、核心区剪切变形和梁筋粘结退化。结果表明：往复荷载下HRB600钢筋混凝土节点具有较高的承载能力、耗能能力和延性性能,但HRB600钢筋与普通混凝土粘结退化过快;钢纤维整体增强或局部增强混凝土的措施可以减缓HRB600梁筋粘结退化,改善边节点的破坏形态,减小核心区的剪切变形,提高耗能能力;钢纤维整体增强的梁柱边节点具有更高的延性性能和耗能能力,其HRB600梁筋粘结退化更为缓慢。     

GFRP 筋混凝土短柱偏压性能试验研究

进行了3组玻璃纤维增强复合材料（GFRP）筋混凝土短柱偏心受压破坏试验,对GFRP筋混凝土偏心受压柱的破坏形态、侧向挠度、内部筋体应变与混凝土表面的应变等试验结果进行了分析。结果表明：GFRP筋混凝土柱的破坏形式为受压破坏,随着初始偏心距的减小,GFRP筋混凝土柱的承载力有增大趋势;GFRP筋作为受压筋与混凝土的协同作用良好,且试件加载时的初始偏心距越小,混凝土与GFRP筋的协同作用越好;GFRP筋有较好的抗压性能,作为受力筋应用到混凝土受压构件中有很大的优越性。     

500 MPa钢筋混凝土短柱轴压下受力性能研究

通过对直径为8 mm、12 mm1、6 mm 500 MPa钢筋各4根进行拉伸试验和9个150 mm×150 mm×450 mm的小棱柱进行轴压短柱试验.结果表明:实测屈服强度均超过500 MPa,均匀伸长率均达到10%以上,延性较好.轴心受压短柱的承载力可按现行规范规定的公式计算,当钢筋的抗压强度取值为450 MPa时,试验破坏轴力与计算值的比值均在1.0以上,有较好的安全储备.配置500 MPa级钢筋的轴压短柱受力性能良好,钢筋和混凝土的强度均能得到较好的发挥.     

富含砖粒再生混凝土与钢筋黏结滑移性能研究

为研究富含砖粒再生混凝土与钢筋间的黏结滑移性能,通过对48个富含砖粒立方体试件进行拔出试验,研究了再生混凝土立方体抗压强度、钢筋类别、钢筋直径等因素对黏结滑移性能的影响规律。结果表明:再生混凝土的强度值越大,单位滑移值对应的载荷值越大,荷载-滑移曲线越陡峭;当混凝土强度和钢筋直径都相同时,变形钢筋(HRB400级钢筋)的黏结应力约为光圆钢筋(HPB300级)的1.55～1.75倍。通过超声检测损伤,提出了考虑损伤参数的再生混凝土与钢筋间的黏结滑移损伤本构模型。     

配置HRB500钢筋的框架结构非弹性地震反应分析

为实现建筑行业的可持续发展,中国土木建筑工程界正在推广应用HRB500级高强钢筋,但是,以HRB500钢筋作为主要受力钢筋的混凝土结构的抗震性能研究还相对缺乏。该文按《混凝土结构设计规范》最新修订稿设计了3个配置不同强度钢筋的8度0.3g区一级抗震等级的混凝土框架结构,并完成了该3个结构在多波输入下的非弹性地震响应分析,对比了配置HRB500钢筋的混凝土框架结构与配置HRB400和HRB335钢筋的相应框架的地震反应规律和抗震性能。分析结果表明：在罕遇水准的地面运动输入下,配置HRB500钢筋的混凝土框架的最大位移反应与配置其他两种钢筋的框架结构大致相当,其构件的塑性转角延性需求则小于配置其他两种钢筋的框架结构;配置HRB500钢筋的一级抗震等级框架结构在强震下形成的是梁铰塑性耗能机构,最大弹塑性层间位移角可满足设计规范规定的要求。