螺旋箍筋约束含砖骨料再生混凝土本构关系模型

通过28个螺旋箍筋约束含砖骨料再生混凝土圆柱轴压试验,研究了约束再生混凝土的本构关系模型。结果表明,螺旋箍筋约束含砖骨料再生混凝土相比于素再生混凝土可以有效提高试件的强度和延性;混凝土强度和螺旋箍筋间距影响约束含砖骨料再生混凝土的承载力和延性。随着混凝土强度的提高,试件承载力增大,但延性变差,螺旋箍筋间距越小,试件承载力越高,延性越好;对试验数据进行回归分析,分别得到了螺旋箍筋约束含砖骨料再生混凝土的峰值应力、峰值应变和极限应变的计算式,并提出了螺旋箍筋约束含砖骨料再生混凝土的本构关系模型,与试验曲线进行对比,结果表明吻合较好。     

FRP约束ECC的轴压性能试验与理论研究

为了研究纤维增强聚合物(FRP)约束高韧性水泥基复合材料(ECC)轴压性能,进行了33个FRP约束和3个未约束ECC圆柱的轴压试验,测定了应力-应变曲线,分析了纤维布种类和层数对约束圆柱轴压性能的影响。结果表明:FRP约束能有效提高ECC的强度和极限应变;影响约束ECC抗压强度的主要因素是约束比;影响极限应变的主要因素是约束比和约束刚度。基于试验结果,提出了强度和极限应变的预测公式,其预测精度较高;对Samaan模型中的f_0和E_2进行了修正,改进后的模型能更精确地预测FRP约束ECC的应力-应变关系。     

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。     

考虑尺寸效应的FRP约束混凝土轴压圆柱的本构模型和变参数研究

在现有标准试件的FRP约束混凝土本构模型基础上,提出了考虑尺寸效应的FRP约束混凝土轴压圆柱的本构模型。应用该模型对国内外大量不同尺寸的FRP约束混凝土轴压圆柱试件进行计算,计算曲线与试验曲线比较,结果整体吻合良好。表明所提出的本构模型不仅能考虑尺寸效应的影响,还对不同材质的FRP约束混凝土具有较好适用性。最后应用所提出的本构模型进行变参数研究。研究表明,在约束应力相同时,随试件尺寸增大,FRP约束混凝土轴压圆柱极限应力和极限压应变均下降。其下降幅度,随混凝土强度减少而增加。即FRP约束普通混凝土的尺寸效应较FRP约束高强混凝土明显。另外,混凝土强度相同时,约束应力较大(强约束)的FRP约束混凝土的尺寸效应比约束应力较小(弱约束)的FRP约束混凝土小。     

FRP约束混凝土圆柱有软化段时的应力-应变关系研究

试验研究了不同数量、不同类型(高强度、高弹模、高延性)FRP约束混凝土圆柱的应力-应变关系,发现其应力-应变关系曲线可能有软化段也可能没有软化段。指出FRP约束混凝土圆柱的轴向最大应力主要与侧向约束强度或侧向约束刚度有关,而轴向极限应变除了与该两个参数有关外,还与FRP的轴向极限拉应变有关。基于试验及搜集到的数据,提出判断FRP约束混凝土圆柱有无软化段的侧向约束强度与混凝土强度比界限值。基于对FRP侧向约束刚度和强度、FRP轴向极限拉应变、混凝土强度及弹性模量等参数的分析,提出了FRP约束混凝土圆柱有软化段时的峰值应力、峰值应变、极限应力及极限应变计算公式。最后,建议了两个确定FRP约束混凝土圆柱有软化段时的应力-应变关系模型。与大量试验数据的比较表明,本文建议的公式和模型与试验结果均符合较好。     

CFRP约束混凝土圆柱轴心受压力学性能分析

采用基于非相关联流动法则的混凝土Drucker-Prager模型,对碳纤维增强复合材料(CFRP)约束混凝土圆柱的轴压受力性能进行了非线性有限元计算,分析了CFRP厚度、CFRP缠绕角度和混凝土强度3种因素对柱轴压力学性能的影响。结果表明:采用非相关联流动法则计算得到的数值结果与试验结果吻合良好;随CFRP厚度增加,柱的极限压应力和压应变均增大;CFRP环向缠绕比成角度缠绕的混凝土柱能获得更大的极限压应力;混凝土强度越低,CFRP的约束效率越高。     

玄武岩纤维复材布加固素混凝土方柱轴压性能研究

对15根不同类型的玄武岩纤维复材(BFRP)布加固素混凝土方柱进行轴压试验研究,按照FRP层数、种类、包裹类型等参数分为5组,观察其破坏过程和破坏特点,评价BFRP对混凝土方柱承载力和延性的提高效果并基于试验数据进行ABAQUS有限元分析,验证关于FRP约束混凝土柱承载力和极限应变的现有计算模型的准确性。研究表明:BFRP加固方柱的抗压强度和延性随包裹层数的增加而提高,但提高幅度衰减,其中2层BFRP加固方柱的抗压强度和极限压应变较未约束柱分别提高约41%和144%;有限元分析的峰值压应力与试验值接近,受压本构曲线走势大致接近;引用的计算模型与试验值吻合较好且偏于安全。     

CFRP约束圆形混凝土柱尺寸效应试验研究

目前的纤维增强复合材料(简称FRP)约束混凝土柱的强度、极限应变和应力应变关系等模型,基本都是在小尺寸柱(φ150 mm×300 mm)试验数据基础上建立的。由小尺寸柱试验基础上建立的模型是否适用于工程中常见的大尺寸柱,即FRP约束混凝土柱轴压力学性能是否存在尺寸效应,是非常重要的问题。本文对不同尺寸的碳纤维增强复合材料(简称CFRP)约束圆形混凝土柱的轴压性能进行试验研究,确定是否存在尺寸效应。试验结果表明,CFRP约束圆柱的轴压行为不存在尺寸效应。     

FRP约束混凝土圆柱无软化段时的应力-应变关系研究

在国内外大量试验研究的基础上,比较分析了FRP、箍筋及钢管约束混凝土圆柱性能的差异。指出FRP约束混凝土圆柱的极限强度主要与FRP侧向约束强度、未约束混凝土强度及FRP形式等有关,并提出FRP约束圆柱后极限强度计算方法。指出已有的FRP约束混凝土圆柱极限应变计算方法误差均较大,本文提出新的极限应变计算方法:首先,发现FRP约束混凝土圆柱的极限泊松比趋向一恒定值,并建议了极限泊松比的计算公式,然后根据应变相容可确定FRP约束混凝土圆柱的极限应变。最后,建议了确定FRP约束混凝土圆柱无软化段时应力-应变关系的三折线模型,与已有的试验结果比较表明,模型简单且精度高,能适用于AFRP、GFRP、CFRP等不同类型及FRP管和FRP布等不同形式FRP约束的混凝土圆柱。     

BFRP筋与地聚物混凝土黏结性能试验研究

通过对51个玄武岩纤维复合材料（BFRP）筋-地聚物混凝土界面黏结试件进行中心拉拔试验,分析了BFRP筋与地聚物混凝土的界面黏结破坏机理,研究了BFRP筋表面形式（浅螺纹、喷砂和深螺纹）、直径d（12、16 mm和20 mm）、黏结长度（2.5d、5d和7.5d）、地聚物混凝土强度等级（C30、C40和C50）及混凝土保护层厚度（20、45 mm和69 mm）等因素对BFRP筋-地聚物混凝土界面性能的影响,并与9个BFRP筋-普通混凝土界面黏结试件中心拉拔试验结果进行比较。试验结果表明：BFRP筋-地聚物混凝土界面黏结强度与BFRP筋-普通混凝土界面黏结强度基本相同;BFRP筋表面形式对其黏结性能影响较大,直径为12 mm时,浅螺纹、喷砂和深螺纹BFRP筋与地聚物混凝土的黏结强度分别为15.33、20.49 MPa和22.66 MPa;随着FRP筋直径和黏结长度的增加,BFRP筋与地聚物混凝土黏结强度降低,而随着混凝土强度和和保护层厚度的增加,黏结强度提高。通过CMR和mBPE模型对试验所得黏结应力-滑移曲线进行拟合,发现CMR模型能够较为准确的描述BFRP筋与地聚物混凝土间的黏结应力-滑移关系。     

RC柱双向单调加载试验与分析

完成了截面尺寸、配筋、混凝土强度基本相同的 8个正方形钢筋混凝土 (RC)柱的单向和双向水平单调加载试验。结果表明 ,单调加载的RC柱的破坏现象比较轻 ;受力次方向的水平力降低了受力主方向的极限承载力 ,轴压比大 ,降低幅度也大 ;正方形对称配筋的RC柱 ,截面的极限承载力、破坏时的极限变形能力 ,与两个方向施加的位移比例无关。用负刚度模型、承载力离散化空间相关性和复合结构法进行了理论分析 ,所得水平力 -位移关系曲线与试验结果吻合较好。     

RC柱双向单调加载试验与分析

完成了截面尺寸、配筋、混凝土强度基本相同的8个正方形钢筋混凝土(RC)柱的单向和双向水平单调加载试验.结果表明,单调加载的RC柱的破坏现象比较轻;受力次方向的水平力降低了受力主方向的极限承载力,轴压比大,降低幅度也大;正方形对称配筋的RC柱,截面的极限承载力、破坏时的极限变形能力,与两个方向施加的位移比例无关.用负刚度模型、承载力离散化空间相关性和复合结构法进行了理论分析,所得水平力-位移关系曲线与试验结果吻合较好.     

型钢混凝土异形柱轴压力系数限值的试验与理论分析

根据17个型钢混凝土(SRC)异形柱试件在低周反复水平力作用下的试验结果,采用大小偏压界限破坏理论和叠加法理论计算了SRC异形柱的轴压力系数限值,并与试验结果进行比较,结果表明:采用大小偏压界限破坏理论的计算结果与实际不符,计算SRC异形柱的轴压力系数限值存在缺陷;而采用叠加法理论的计算结果与试验结果吻合较好,并给出了SRC异形柱的轴压力系数限值。通过对比SRC异形柱的轴压力系数限值和RC异形柱的轴压比限值表明:与RC异形柱相比,SRC异形柱所能承受的轴压力限值明显提高,可有效改善普通RC异形柱因轴压比限值过低而影响其适用范围。     

预应力钢绞线网加固钢筋混凝土柱抗震性能试验研究

制作了16根采用预应力钢绞线张拉锚固新技术加固的钢筋混凝土圆形截面加固柱试件和2根未加固对比柱试件，进行了不同轴压比下水平反复加载试验，研究轴压比、钢绞线间距、预应力水平对抗震加固效果的影响。试验结果表明：高轴压比加固试件较未加固对比试件屈服荷载、极限荷载、位移延性系数、累积耗能最大提高幅度分别为36%、44%、76%、62%，低轴压比加固试件较未加固对比试件相应最大提高幅度分别为36%、27%、44%、172%；随钢绞线间距的减小，加固效果大幅度提高、刚度提高、刚度退化减缓；钢绞线间距为30mm加固试件的加固效果随预应力水平的提高变化不明显。预应力钢绞线加固钢筋混凝土柱技术是一种主动、无损高效加固技术，具有推广应用价值。     

双柱墩地震反应的轴力刚度耦合作用

地震作用下钢筋混凝土双柱桥墩产生的动轴力不仅会改变桥墩的屈服强度,而且也会相应地改变桥墩的刚度,但目前广泛使用的集中塑性模型一般并未考虑这种轴力-刚度的耦合作用.以自动计入轴力-强度及轴力-刚度耦合作用的纤维模型分析结果为基准,研究了轴力-刚度耦合作用对钢筋混凝土双柱桥墩地震反应的影响.结果表明,轴力-刚度耦合作用对双柱墩弹性阶段的反应有较大影响,但不改变结构的极限承载力;由于拉压桥墩的刚度互为消长,等高双柱墩的地震位移响应在不计轴力-刚度的耦合作用时与实际情况只略有差异,但墩柱弹性内力响应则会被较大地低估;不等高双柱墩的刚度受较矮侧桥墩控制,因此轴力-刚度的耦合作用对结构的地震位移响应和弹性内力响应都有明显影响,桥梁不规则性越大影响越显著,在进行结构分析时不能忽视这一因素的影响.     

Analytical compressive stress–strain model for concrete confined with high‐strength multiple‐tied‐spiral transverse reinforcement

The behavior of reinforced concrete members subjected to seismic loads is mainly based on the ultimate strength of concrete and its ductility. Based on this, an additional configuration of transverse reinforcement using high‐strength multiple‐tied‐spiral was proposed to improve the strength and ductility of concrete. In this paper, an experimental study of a number of axial loading tests on reinforced concrete columns confined with high‐strength multiple‐tied‐spiral transverse reinforcement is described. The effects of spacing of circular spiral and rectangular hoop, the confined area of circular spiral and concrete strength on axial behavior of confined concrete were investigated. The formulas of confined compressive strength and corresponding axial strain, factor to control the slope of descending branch, and stress in high‐strength circular spiral at confined strength are proposed based on the test results. A stress–strain model is also proposed that is found to give reasonably good prediction of the experimental behavior of reinforced concrete (RC) columns confined by high‐strength multiple‐tied‐spiral transverse reinforcement.     

紫外线对玄武岩纤维布加固钢筋混凝土柱性能影响的试验研究

紫外线照射对玄武岩纤维布加固钢筋混凝土柱的性能有一定的影响,对不同紫外线照射时间下的16个钢筋混凝土柱进行轴压承载力试验。研究发现,不同层数玄武岩纤维布和不同加固方式下钢筋混凝土柱的极限受压承载力随紫外线照射时间的增长有不同的下降。经过紫外线照射后,玄武岩纤维布加固钢筋混凝土柱的延性降低,对破坏形态没有太大影响。     

Experimental study on seismic behavior of different seismic grade RC columns

通过9个剪跨比为4的钢筋混凝土（RC）柱试件的拟静力试验,研究不同抗震等级RC柱的抗震性能及水平力循环次数对其抗震性能的影响。结果表明：试件的破坏形态为压弯破坏,顶点水平力 位移滞回曲线比较饱满,极限位移角为1/48~1/32。抗震等级相同的RC柱,其抗震性能差别不大,但轴压比高的RC柱的极限位移角略小、破坏程度略为严重;配箍特征值相同时,抗震等级高的RC柱的弹塑性变形能力大于抗震等级低的RC柱。位移角为1/50时,水平力循环次数对试件的承载力退化、割线刚度退化及破坏程度影响不显著;位移角为1/30时,水平力循环次数增加,试件的承载力退化、割线刚度退化幅度增大,破坏加重。     

受火后加固钢筋混凝土偏压格构柱受力性能试验研究

为研究受火后加固钢筋混凝土格构柱的受力性能,通过5根钢筋混凝土格构柱的偏心受压试验,分析了受火时间和填实加固对钢筋混凝土格构柱的破坏形态和承载力的影响。基于条带法提出了受火后未加固及受火后加固修复格构柱的受压承载力计算方法。结果表明：未受火对比格构柱和受火后未加固格构柱均发生柱肢混凝土压溃破坏,受火后填实加固格构柱发生小偏心受压破坏。ISO 834等效受火60min和90min格构柱受压承载力分别较对比未受火格构柱降低41.2%和63.8%;ISO 834等效受火60min和90min后采用混凝土填实加固格构柱的受压承载力较未受火对比格构柱分别提高73.8%和66.6%。与未受火格构柱相比,受火后未加固格构柱的初始刚度明显下降,而受火后填实加固格构柱的初始刚度显著提高。未受火格构柱和受火后未加固格构柱柱中横梁的横截面应变不符合平截面假定,而单个柱肢横截面应变基本相同,可近似认为单个柱肢轴心受力。基于条带法计算受火后未加固及受火后加固修复格构柱的受压承载力与试验结果的相对误差为-14.8%~12.7%,符合工程计算的精度要求。     

碳纤维布加固柱抗震性能试验研究

为了研究加固混凝土柱的有效方法,实验设计了4根RC柱在低周水平反复荷载作用下的抗震性能研究,研究的主要参数为轴压比和预裂裂缝宽度,试验结果表明：当轴压比相同时,受损较严重的柱经加固,可以与受损较轻的柱具有基本相同的承载力;当预裂裂缝宽度相同时,轴压比越大,碳纤维布加固混凝土柱极限承载力提高幅度更显著,小轴压比加固柱位移延性系数提高更加明显。