CFRP维修加固局部受损木柱的试验研究

木柱在长期使用过程中易发生底端腐朽或局部损伤。共进行13根木柱采用局部顺纹木块替换并用CFRP布包裹的试验研究,取得了较好的维修加固效果。研究结果表明,受损木柱的极限承载力明显降低,降低幅度大于其截面损失幅度,且破坏呈明显的偏心受力特征;局部受损处用完好顺纹木块替换并用CFRP布包裹后,其受压承载力和延性性能可得到完全恢复;但采用横纹木块替换时,其受压承载力不能得到完全恢复。顺纹木块局部替换并用CFRP布包裹维修加固局部受损木柱是行之有效的方法,可用于木结构维修加固的工程实践。     

残损古建筑木结构叉柱造式斗栱节点抗震性能退化规律研究

为研究残损叉柱造式斗栱节点的抗震性能及其退化规律,以独乐寺观音阁平座层叉柱造式斗栱为研究对象,参照宋《营造法式》三等材的营造方法,制作4个叉柱造式斗栱节点,并采用人工模型方法,模拟构件表面腐朽、虫蛀及裂缝等三类残损斗栱节点。通过低周反复荷载试验,研究残损斗栱节点的破坏形态、滞回性能、抵抗弯矩承载力、转动刚度、耗能及其退化规律。试验研究表明:残损叉柱造式斗栱节点的破坏形态与完好斗栱节点相似,残损节点模型的破坏更显著、更严重;残损斗栱节点的弯矩-转角滞回曲线呈弓形,滞回环捏缩效应较小,层间滑移现象减弱;不同残损斗栱节点的抵抗弯矩承载力和转动刚度都有一定程度的降低;残损节点的耗能能力都有所提高;残损斗栱节点仍具有较好的变形能力和延性。初步建立了节点的残损度与其抗震性能退化之间的关系。研究成果对我国现存叉柱造式古建筑木结构的残损评估和保护具有重要参考价值。     

CFRP加固旧木柱性能的试验研究

通过8根CFRP加固旧木柱的试验,重点研究了CFRP形式、层数对加固旧木柱受力性能的影响。研究结果表明,粘贴CFRP布加固的旧木柱受压承载力提高9．2％～26．6％,延性性能也得到明显改善。采用角钢加固并用CFRP包裹后木柱的受压承载力提高68．0％。CFRP加固旧木柱能显著提高其受压承载力和延性,可应用于木结构维修加固的工程实践：     

CFRP加固木柱性能的试验研究

通过10根CFRP加固木柱的试验,重点研究了CFRP形式、层数及埋设AFRP筋对木柱受力性能的影响。研究结果表明,粘贴水平CFRP布加固木柱的受压承载力提高7.6%～26.1%,延性性能也得到明显改善。侧面埋设AFRP筋加固木柱的受压承载力提高17.7%～41.5%,再采用水平CFRP布包裹后延性性能得到明显改善。提出了CFRP约束木柱的强度模型,并线性回归了约束有效性系数k1。CFRP加固木柱可显著提高木柱的受压承载力和延性,可应用于木结构维修加固的工程实践。     

残损古建筑木结构单向直榫榫卯节点抗震性能试验研究

现存古建筑木结构均有不同程度的残损,而榫卯节点的残损对整体结构的安全性影响最大。为了研究不同残损类型、不同残损程度对单向直榫榫卯节点抗震性能的影响,制作了7个缩尺比例为1∶4.8的单向直榫榫卯节点模型,包括1个完好节点模型、3个人工模拟榫头真菌腐朽的残损节点模型和3个人工模拟榫头虫蛀的残损节点模型。榫头真菌腐朽和榫头虫蛀分别采用在榫头表面钻孔和在榫头钻通孔的方法来模拟。通过低周反复加载试验对单向直榫榫卯节点的破坏特征、弯矩-转角滞回曲线、骨架曲线、刚度退化规律和耗能性能等进行了研究。试验结果表明：单向直榫榫卯节点的破坏形态主要为榫头部分拔出、榫卯接触处挤压变形,柱和枋基本完好;所有节点的弯矩-转角滞回环形状呈反S形,且残损程度越大,滞回环捏拢效应越明显;残损节点的转动弯矩、刚度和耗能能力明显低于完好节点,且随着残损程度增加逐渐降低;相同残损程度的人工模拟真菌腐朽节点的弯矩和刚度大于人工模拟虫蛀节点,但耗能能力低于人工模拟虫蛀节点。     

玄武岩纤维布加固木柱轴压性能试验研究与有限元分析

为研究玄武岩纤维布(BFRP)加固木柱的轴压性能,通过改变BFRP包裹层数和间隔包裹距离,对21根圆形截面短柱进行了轴心受压试验。观察试件的加载破坏过程及破坏形态,获取了试件的荷载-位移曲线和荷载-应变曲线,分析了影响木柱轴压性能的因素;采用ABAQUS有限元软件对BFRP间隔加固木柱进行了有限元模拟分析,模拟结果与试验结果吻合较好。模拟结果和试验研究表明,采用BFRP加固的木柱较未加固的木柱其承载力和位移延性性能显著提高。     

低周反复荷载作用下钉节点性能试验研究

介绍了轻型木结构框架剪力墙结构中的面板与木框架钉节点在低周反复荷载作用下的试验研究;对采用不同OSB面板厚度、不同钉边距、顺纹或横纹受力的10组共100个钉节点试件的承载力、破坏模式、延性、刚度退化、强度退化和耗能性能作了比较分析。得到以下结论:钉边距影响钉节点的破坏模式;钉边距和面板厚度的增大有利于提高节点承载力、耗能和变形能力;板厚对顺纹受力试件承载力及横纹受力试件承载力相对关系影响较大,顺纹受力试件的延性与耗能能力相对横纹受力试件较差;钉边距增大使强度退化的速率逐渐降低;各因素对刚度退化的影响可忽略。     

高温后型钢再生混凝土偏压柱的力学性能研究

通过5个高温后和1个常温环境型钢再生混凝土柱的偏心受压加载试验,观察其受力破坏过程及形态,获取极限承载力、应变分布和荷载-变形曲线等重要资料,并对取代率和温度对其力学性能的影响规律予以分析。研究结果表明,火灾温度对型钢再生混凝土偏压柱的受力性能影响较大,随着温度的升高,裂缝出现较早,极限承载力和抗弯刚度降低,但变形延性却增大;取代率对其受力性能有一定影响,随着取代率的增加,再生混凝土的极限压应变及延性增大,而极限承载力略为变小;偏心率对型钢再生混凝土偏压柱的受力性能有一定影响,随着偏心率的增大,极限承载力及抗弯刚度显著降低。     

碳纤维布加固木柱的轴心受压试验研究

通过2根短木柱与12根碳纤维加固短木柱的轴心受压试验，研究碳纤维布加固木柱的破坏特征、受力性能及承载力计算方法。试验结果表明，采取碳纤维布加固木柱，其承载力得到大幅度的提高，延性得到显著的改善。文中就碳纤维布加固木柱提出了相应的设计建议，可供工程实践参考。     

HRB500钢筋轻骨料混凝土局部受压性能试验研究

为研究HRB500钢筋轻骨料混凝土的局部受压性能,进行了25个轻骨料混凝土试件的局部受压性能试验,研究参数包括:间接钢筋形式、承压板形式、混凝土强度、局部受压面积Al、间接钢筋内表面范围内的混凝土核心面积Acor。研究结果表明:25个试件均发生劈裂破坏;配间接钢筋可明显地改善试件的受力性能,HRB500钢筋骨架对改善试件的受力性能效果甚微;局部受压承载力随着混凝土强度的提高而提高,随着Al的减小而减小,随着Acor的增大而增大,HRB500钢筋骨架对提高试件的局部受压承载力作用很小,并提出了轻骨料混凝土局部受压承载力的计算式。     

SRPE套管约束混凝土短柱轴压性能试验

针对西部盐渍土地区钢筋混凝土桥梁墩柱的腐蚀问题,提出一种新型组合结构“钢骨架聚乙烯塑料复合材料(SRPE)套管约束混凝土柱”,该新型组合结构能够彻底隔离墩柱与各种腐蚀性离子的接触。为研究其轴心受压力学性能,对12个SRPE套管约束混凝土短柱试件及3个素混凝土短柱试件进行了轴心受压试验,分析了混凝土强度等级、SRPE套管环向约束应力和膨胀剂对试件的破坏形态、荷载-位移曲线、延性和初始压缩刚度的影响规律。根据SRPE套管环向约束应力计算方法和约束混凝土短柱抗压强度计算公式,建立了SRPE套管约束混凝土短柱轴心抗压强度计算方法。结果表明:SRPE套管约束混凝土短柱的最终破坏形态均为核心混凝土发生斜剪破坏,且随着SRPE套管环向约束应力的增高,试件的剪斜变形角逐渐减小; 试件混凝土强度等级越高,其荷载-位移曲线的峰值荷载越大,下降段更陡峭,试件的脆性越大; SRPE套管能够明显提高试件的承载力、峰值变形及延性,且随着SRPE套管环向约束应力的增大,试件各项力学性能均呈逐渐上升趋势; 提高混凝土强度等级,试件的承载力提高,但峰值变形和延性有所降低; 掺入膨胀剂(质量分数10%)使试件的承载力降低,而峰值变形、初始压缩刚度及延性则稍有提高; 所建立的轴心抗压承载力计算方法可为工程实践提供参考。     

轻钢轻混凝土柱轴心受压承载力试验研究

通过6根轻钢轻混凝土柱的轴压试验,研究了不同长细比、含钢率和缀板间距等参数对其轴压承载受力性能的影响.试验结果表明：含钢率一定时,长细比为57.2的轻钢轻混凝土柱发生整体失稳破坏,长细比为40.1和46.7的轻钢轻混凝土柱发生强度破坏,破坏时钢管均发生了局部屈曲;轻钢轻混凝土柱的承载力随含钢率增大而增大,随长细比增大而减小,而缀板间距对轻钢轻混凝土柱的承载力影响不大;轻钢轻混凝土柱与普通混凝土柱的抗压破坏机理和形态基本相似,其轴压承载力可按普通混凝土柱轴压承载力公式计算.     

冻融循环后圆钢管混凝土短柱轴压性能试验研究

对冻融循环作用后圆钢管混凝土短柱的受力性能进行试验研究,以钢管壁厚、冻融循环作用次数以及混凝土强度等级为设计参数。试验中分析了冻融循环作用后圆钢管混凝土短柱的轴压破坏现象、荷载-位移曲线以及应力-应变曲线等。试验结果表明：经冻融循环作用后的圆钢管混凝土短柱的轴压破坏形态与相应未经冻融循环作用短柱类似;减小圆钢管混凝土短柱的径厚比可提高其在冻融环境下的轴压承载力;提高混凝土强度等级能增加圆钢管混凝土短柱的初始刚度;冻融循环对圆钢管混凝土短柱的轴压承载力影响较小;预测圆钢管混凝土可适用于遭受冻融作用的地区。根据试验结果,提出了圆钢管混凝土经冻融循环后的轴压承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合较好。     

柱靴螺栓连接预制混凝土柱抗震性能试验研究

为研究柱靴螺栓连接预制混凝土柱的抗震性能,对4个柱靴螺栓连接预制混凝土柱进行了拟静力试验,并与整浇混凝土柱进行对比,研究其破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、耗能能力、刚度退化等抗震性能及承载力。此外,还结合相关文献中的试验数据,分析了柱靴与基础连接的转动刚度及接缝承载力。结果表明：柱靴螺栓连接预制柱均发生柱底接缝压弯破坏,且破坏集中在柱靴灌浆区域;轴压比为0.2的柱靴螺栓连接预制柱的底部结合面出现通缝,滞回曲线捏拢严重,其耗能能力较轴压比为0.5柱靴螺栓连接预制柱和相同轴压比整浇柱的差;柱靴螺栓连接预制柱的位移延性系数为3.04~3.79,极限位移角为1/49~1/32,具有较好的位移延性;柱靴与基础连接满足欧盟BS EN 1993-1-8刚性连接性能要求,可按刚性连接设计;对于小偏心受压柱靴螺栓连接预制柱,按JGJ 1—2014计算的正截面承载力与试验值之比平均为0.66,具有较高的安全度,但对于大偏心受压柱靴螺栓连接预制柱,二者之比平均为0.90,安全度偏低。在GB 50010—2010的基础上,引入混凝土极限压应变和抗压强度折减系数,分析了柱底接缝的传力机理,建立了考虑剪切影响的柱底接缝处正截面承载力计算方法。按该方法计算的大偏心受压柱靴螺栓连接预制柱的承载力与试验值之比平均为0.81,与配置高强纵筋整浇柱的平均结果相当。     

长细比对螺旋箍筋柱轴心受压承载力的影响

在GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中,螺旋箍筋柱轴心受压承载力计算公式未能定量反映长细比的影响,与普通箍筋柱计算公式及国内外其他有关规范公式的差异较大。为了定量分析长细比对螺旋箍筋柱轴心受压性能的影响,基于ANSYS软件建立了钢筋混凝土螺旋箍筋柱的精细化弹塑性有限元模型,采用经过验证的有限元模型开展了不同直径和长径比的螺旋箍筋柱轴心受压加载破坏过程的有限元分析。结果表明：螺旋箍筋柱的承载力随着核心区长径比的增大而逐渐降低,当长径比由2增大至5时,其承载力降低幅度在3.7%以内;当长径比达到15时,其承载力较长径比为2时相应值降低了25%。在计算分析的基础上,提出了螺旋箍筋柱轴心受压承载力计算公式中稳定系数的取值建议。     

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%。     

叠合整体式混凝土剪力墙轴心受压性能研究

通过对1个现浇和7个叠合整体式混凝土剪力墙足尺试件的轴心受压试验,考察了其在轴心荷载作用下的受力性能、破坏模态和承载力,分析高厚比、预制部分截面面积占全截面面积比例（预制率）和预制薄板板肋方向等因素对剪力墙试件轴心受压性能的影响。结果表明,叠合整体式混凝土剪力墙破坏模态分为叠合面开裂破坏和轴心受压破坏两种：叠合面开裂破坏前,有明显的开裂现象,破坏过程平缓,试件承载力较低;轴心受压破坏前,试件表面无明显的裂缝产生,破坏过程突然,承载力较高。墙体高厚比对试件的承载力影响不明显;预制率越高,压缩刚度越大,墙体竖向变形越小;预制薄板板肋对叠合墙受压性能影响较小。针对叠合整体式混凝土剪力墙轴心受压破坏模态,总结中、美两国规范及已有研究中的轴心受压构件承载力计算公式,给出了叠合整体式混凝土剪力墙的轴心受压承载力简化计算式,其计算值与试验值吻合较好。     

钢管混凝土箱形叠合柱抗震性能试验研究

为研究钢管混凝土箱形叠合柱(简称CFST箱形叠合柱)的抗震性能,以面内柱肢间距和轴压比为参数,进行了5个CFST箱形叠合柱试件和1个CFST格构柱试件的拟静力试验。研究结果表明：水平低周反复荷载作用下,CFST箱形叠合柱的荷载-位移滞回曲线呈捏拢状,主要破坏形式表现为面外方向外包混凝土的水平裂缝、面内方向腹板的斜向裂缝、柱肢底部外包混凝土的竖向裂缝及压溃;CFST箱形叠合柱受力全过程可分为弹性阶段、可修复阶段、刚度劣化阶段、承载力劣化阶段和剩余承载力阶段,在部分柱肢外包混凝土退出工作后,CFST箱形叠合柱的承载力有较大幅度下降,但CFST格构柱骨架仍可继续抵抗水平荷载作用。面内柱肢间距从500 mm增至650 mm时,弹性刚度、水平承载力和累积滞回耗能分别增大了44.6%、26.0%和15.8%。轴压比从0.10增至0.20时,水平承载力和累积滞回耗能分别增大了33.7%和48.7%。通过柱底塑性铰截面应力状态的理论分析,提出了有较高精度的CFST箱形叠合柱水平承载力计算方法,计算结果与试验结果吻合较好。     

预应力SMA丝约束混凝土柱轴压性能试验研究

为研究具有预应变的SMA约束混凝土柱的轴压性能,文章通过8个SMA约束混凝土柱试件的轴压对比试验,分析不同加固量、预应变水平及增强形式对混凝土柱轴向承载能力和变形能力的影响。结果表明：预应变超弹性SMA丝的约束作用使混凝土柱由脆性破坏向延性破坏转变;混凝土柱的极限承载能力随着SMA丝加固量和预应变的增加而提高;峰值变形受SMA丝加固量的影响较大,而受预应变的影响较为有限;SMA/FRP复合约束能够显著提高混凝土柱的承载能力,但峰值变形影响不大。新型超弹性SMA约束混凝土柱研究结果可供今后类似工程结构修复加固和抗震设计提供参考。     

焊接不锈钢方管混凝土短柱轴压性能试验研究

通过对18根焊接不锈钢方管混凝土短柱模型试件的轴压试验,观察了各试件的破坏现象,分析了混凝土强度、试件高宽比和钢管板件宽厚比试件轴压承载力的影响,得到了荷载-位移曲线,荷载-应变曲线及柱截面应变强度分布曲线。根据试验现象,试件的破坏模式可以归为两类：一类为钢管在整个柱表面范围内发生局部凸曲,靠柱中焊缝破坏;另一类为局部凸曲未能发展到整个柱表面,在端部或者端部附近焊缝破坏。试验结果表明：混凝土强度越高,试件的轴压承载力越大,但钢管对核心混凝土的约束作用相对减小;焊接不锈钢方管混凝土短柱轴压承载力随试件高宽比的增大而增大,随钢管板件宽厚比的减小而减小;试件截面的角部存在应力集中现象,即截面角部的应力大于截面其余部位的应力;焊接不锈钢方管混凝土短柱具有很好的变形能力,其破坏属于延性破坏,具有良好的安全储备;焊缝强度是影响焊接不锈钢方管混凝土短柱承载力的一个主要因素。