预应力钢板箍加固RC柱轴压性能试验研究

进行了5个采用预应力钢板箍加固的RC柱试件和1个未加固RC柱对比试件的单调加载试验,重点研究预应力钢板箍加固RC柱的轴压性能和加固构件轴压承载力计算方法。试验主要参数包括钢板箍预应力水平和钢板箍配箍特征值。试验结果表明：采用预应力钢板箍加固RC柱可显著改善其轴压性能,不仅可有效提高柱的轴压承载力,还能使加固柱具有较好的变形能力。在试验研究基础上探讨了预应力钢板箍加固RC轴压柱受力机理,分析了各主要参数对加固柱轴压承载力的影响。分析结果表明：预应力钢板箍强度发挥系数与钢板箍预应力水平和钢板箍配箍特征值等因素有关。采用叠加方法,提出加固柱轴压承载力计算式,计算结果和试验结果总体吻合良好。     

预应力角钢板加固矩形混凝土短柱轴压承载力分析

对配有纵向钢筋和箍筋的矩形混凝土柱,采用预应力角钢板进行加固,使加固后的混凝土柱在不遭受加固破损的情况下,其承载力得到提高。在统一强度理论的基础上,对预应力角钢板加固混凝土短柱在轴心受压时的受力性能进行了分析,考虑了角钢板和箍筋对混凝土的约束作用,推导出了预应力角钢板加固混凝土短柱的轴压承载力计算公式。分析计算了原柱的极限承载力、加固柱在施加周向预应力使原柱内的箍筋不受力时和施加周向预应力使角钢板达屈服强度时的承载力。结果表明,统一强度理论对于预应力角钢板加固的配筋混凝土轴压短柱的理论计算有非常好的适用性。研究可为预应力角钢板加固混凝土短柱的轴压承载力的分析计算提供理论依据。     

预压应力钢护筒加固钢筋混凝土短柱轴压承载力研究

对配有纵向钢筋和箍筋的混凝土柱采用预应力钢护筒进行加固,使需要加固的混凝土柱在不遭受破损的情况下承载能力、变形能力及抗震性能均得到提高,该加固方法是作者发明的一种新的加固方法。为对这一新的加固体系的轴向承载力展开研究,在统一强度理论的基础上,通过分析预应力钢护筒加固的混凝土短柱轴心受压时的受力情况,考虑预应力、钢护筒和箍筋对混凝土的双重约束作用,导出了配筋钢护筒混凝土短柱的轴压承载力计算公式。比较计算了普通植筋扩大断面法、预应力钢筒加固混凝土柱的承载能力,结果表明:统一强度理论对于钢护筒配筋混凝土轴压短柱的理论计算有非常好的适用性,为预应力钢护筒混凝土柱的承载力分析计算提供了理论基础。     

U形预应力钢板箍加固T形截面钢筋混凝土梁受剪性能试验研究

为改进T形截面钢筋混凝土(RC)梁的受剪加固工艺,提出了一种采用U形预应力钢板箍对T形截面RC梁进行受剪加固的技术。采用简支梁跨中集中力加载的方法,完成了1个足尺未加固RC梁和5个足尺加固RC梁的单调静载试验,研究U形钢板箍间距和预应力水平对加固RC梁受剪性能的影响。通过试验得到了试件的损伤发展过程、破坏形态、荷载-变形曲线以及钢板箍、钢筋和混凝土的应变曲线。研究表明：采用U形预应力钢板箍可有效提高既有T形截面RC梁的斜截面受剪承载力,试件受剪承载力随钢板箍间距的减小而提高,最大提高幅度可达46.1%。当钢板箍间距小于400mm时,加密钢板箍对试件受剪承载力的提高作用逐渐减弱。钢板箍预应力水平在0.35以上时,进一步提高预应力水平对试件受剪承载力无明显影响。提出了U形预应力钢板箍加固T形截面RC梁受剪承载力的计算式,计算结果与试验结果吻合良好,可为既有T形截面RC梁的加固设计提供参考。     

粘钢加固混凝土梁受剪性能试验研究

通过对11个普通钢筋混凝土（RC）梁试件及4个部分预应力混凝土（PPC）梁试件采用U形钢板箍加固的抗剪试验和数值分析,研究不同损伤程度、剪跨比、配箍率、钢板箍间距、预应力水平、钢板厚度等因素对粘钢加固混凝土梁受剪性能的影响。结果表明：采用U形钢板箍对RC梁进行抗剪加固能够有效抑制斜裂缝的开展,提高加固梁斜截面受剪承载能...     

高强箍筋约束高强混凝土短柱的力学性能试验研究

针对高强箍筋高强混凝土短柱的受剪性能,通过低周反复水平加载试验考察高强箍筋约束高强混凝土短柱的破坏形态、箍筋应力的变化,并通过与配置普通强度箍筋混凝土短柱的对比试验,研究高强箍筋约束高强混凝土短柱的滞回性能和受剪承载力。结果表明,采用高强复合箍筋约束高强混凝土短柱,可提高高强混凝土短柱在地震作用下的变形能力和耗能能力;与普通箍筋约束柱相比,高强箍筋约束柱的试件的峰值应力和峰值应变都得到了不同程度的提高;高强箍筋可以提高约束混凝土构件的变形性能,使高强箍筋约束高强混凝土达到比较好的约束效果。     

考虑箍筋约束效应的RC柱性能评价方法研究

箍筋可以显著提高被约束混凝土的强度和延性,然而目前已有的基于构件变形或基于材料性能的构件性能评价方法均未对箍筋约束效应的影响进行针对性的研究。本文采用基于材料非线性本构的纤维模型,提出了可准确反映箍筋约束效应的基于强度退化系数的混凝土性能评价方法,结合钢筋基于应变的性能评价方法,给出了可考虑箍筋约束效应的钢筋混凝土(RC)柱性能评价方法。通过对不同配箍率、轴压比的RC柱推覆分析,研究了配箍率对RC柱承载力和延性的影响,对比了基于材料性能与基于截面弯矩-曲率关系的RC柱性能评价结果的差异,验证了本文RC柱性能评价方法的合理性,研究成果可为不同配箍率的RC柱抗震性能评价提供参考。     

基于统一强度理论的预应力钢带加固混凝土柱轴压承载力计算

为计算钢带加固混凝土柱的轴心受压承载力,基于双剪统一强度理论,考虑箍筋和预应力钢带对混凝土的双重约束作用,对柱中处于三向受力状态的混凝土进行分析,推出了预应力钢带加固混凝土柱的轴心受压承载力公式;预应力钢带加固混凝土柱的轴压承载力计算值与试验数据比较,吻合较好,验证了统一强度理论在预应力钢带加固混凝土柱轴压承载力计算中...     

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     

纤维增强复合材料-混凝土-钢双壁空心管短柱的轴压承载力

采用双剪统一强度理论对新型构件纤维增强复合材料（FRP）-混凝土-钢双壁空心管短柱的轴压承载力进行研究,通过考虑中间主应力及相应面上正应力的影响,忽略外层FRP套管对短柱轴力的贡献而只考虑套管对混凝土的套箍作用,提出FRP-混凝土-钢双壁空心管短柱的轴压承载力公式,并对影响因素进行分析。经比较,计算结果与相应文献的试验...     

预应力碳纤维布加固混凝土方形截面短柱轴心受压试验

为了研究预应力碳纤维(CFRP)布加固混凝土方形截面短柱轴心受压力学性能,根据配筋率的不同设计了3组共计12根混凝土方形截面短柱,每组包括3根预应力CFRP布加固的混凝土柱和1根普通混凝土柱。通过静载试验获得了各试件受压极限承载力、位移和预应力CFRP布应力增量等试验数据,得到了荷载作用下试件变形曲线及破坏形态,分析了预应力CFRP布应力水平和纵筋配筋率对混凝土方形截面短柱加固后的力学性能的影响。研究结果表明:采用预应力CFRP布约束混凝土柱一方面能够限制混凝土横向变形,使柱中混凝土从加固时刻起即受到环向应力,提高了混凝土极限压应变,从而显著提高柱的极限承载力,承载力提高幅度在60%以上;另一方面,由于受压柱的延性与截面配筋率有关,加固柱配筋率较低时,延性较好;反之则延性较差。     

内埋空间钢构架方形钢管混凝土组合短柱--偏心受压性能有限元分析

为了改善方形钢管混凝土柱的受压性能,在方形钢管混凝土柱中内埋空间钢构架形成空间钢构架-方形钢管混凝土组合柱。这种新型的组合柱具有空间钢构架约束核心混凝土和方形钢管约束空间钢构架外混凝土的双重约束作用,能够有效地改善这种新型组合柱的受压性能和变形能力。为了进一步研究这种新型组合短柱的偏心受压性能,在试验的基础上,本文采用了ABAQUS有限元分析软件,建立了该组合短柱的有限元模型。在验证了模型的准确性后,以方钢管的套箍指标、空间钢构架的约束影响系数、偏心距为参数,对该组合短柱模拟分析。结果表明:方钢管的套箍指标是影响该组合短柱承载力的重要参数。且该组合短柱在大偏心受压时参数的改变对承载力的影响更大。     

圆钢管约束钢筋混凝土短柱抗震性能试验研究

进行了3个剪跨比为1.5的圆钢管约束钢筋混凝土短柱和1个钢筋混凝土对比试件的拟静力试验研究,试验中的主要参数为轴压比(0.35,0.45和0.55)。试验结果表明：钢筋混凝土短柱的破坏模式为剪切破坏,延性和变形能力很差;圆钢管约束钢筋混凝土短柱的破坏模式为弯曲破坏,延性和变形能力优越。外包钢管对核心混凝土的约束作用限制了核心混凝土的受剪开裂,改变了钢筋混凝土短柱的破坏模式,显著提高了钢筋混凝土短柱的受剪承载力、延性、变形能力和耗能性能。随轴压比的提高,圆钢管约束钢筋混凝土短柱的水平承载力提高,延性系数降低,但轴压比对圆钢管约束钢筋混凝土短柱的极限变形能力无明显影响。对钢管的弹塑性应力分析结果表明：水平荷载施加过程中,钢管并未受剪屈服。根据试验结果建立了圆钢管约束钢筋混凝土短柱的荷载-位移恢复力模型,提出了设计建议,可为工程实践提供参考。图10表2参12     

配有钢纤维RPC免拆柱模的钢筋混凝土短柱轴压力学性能

为研究配有钢纤维活性粉末混凝土（RPC）免拆柱模的钢筋混凝土短柱的轴压力学性能与钢纤维RPC免拆柱模对核心钢筋混凝土短柱轴压承载力的提高效果,对2根配有不同壁厚钢纤维RPC免拆柱模的钢筋混凝土方形短柱和用于对比的1根普通钢筋混凝土方形短柱进行了轴压试验研究;采用有限元模型对试验结果进行了验证,根据试验结果及有限元分析结果,探讨了配有钢纤维RPC免拆柱模的钢筋混凝土短柱轴压承载力计算方法。结果表明:钢纤维RPC免拆柱模显著提高了钢筋混凝土短柱的极限承载力,且延缓了纵筋的屈服;随免拆柱模壁厚的增加,钢筋混凝土短柱轴向变形随之减小,极限承载力随之提高,延性也相对提高;免拆柱模不但限制了钢筋混凝土短柱在轴向压力作用下的侧向变形,而且间接减小了轴向变形;有限元计算结果与试验结果吻合良好,该计算方法可为工程实践提供参考。     

高强钢管混凝土核心柱轴压短柱的承载力研究

利用数值分析方法对高强钢管混凝土核心短柱 (L/D <4)在轴心受压时的荷载 变形关系曲线进行了全过程分析。用以往试验结果进行验证 ,吻合良好。并分析了钢管套箍指标 ,钢管强度和混凝土强度对轴压承载力的影响。最后提出了高强混凝土核心短柱轴心受压强度承载力的简化计算公式。     

核心型钢混凝土柱轴压性能试验研究

为研究核心型钢混凝土(CSRC)柱轴压性能及轴力分配规律,进行了5根CSRC柱和2根钢筋混凝土(RC)柱的足尺轴压静力试验。试验结果表明：CSRC柱的承载力和变形能力随配钢率的增加而明显增加;设置配钢率为2.5%和3.2%的核心型钢,试件轴向承载力可分别提高12.7%和23.4%,试件变形能力分别提高36.0%和33.1%。试件各组成部分所承担的轴力占总轴力的比例随轴向变形的发展呈非线性变化。在弹性阶段,试件各部分承担轴力基本按材料弹模与相应截面积的乘积线性分配;在塑性阶段,混凝土承担轴力占总轴力比例逐渐降低,核心型钢承担轴力占总轴力比例逐渐增大,最大可达40.1%。CSRC柱轴压承载力可采用考虑箍筋约束作用的简单叠加法进行计算。     

Seismic behavior and shear strength of tubed RC short columns

Reinforced concrete (RC) short columns are vulnerable to brittle shear failure during an earthquake. The objective of this research is to evaluate the performance enhancement of RC short columns tubed with circular or square tubes. Eight short columns were tested under combined constant axial load and cyclic lateral load. The tested specimens included three circular tubed RC (CTRC) columns and three square tubed RC (STRC) columns. Two common RC short columns including one circular RC column and one square RC column were also tested as control specimens. The test results indicated that common RC short columns suffered brittle shear failure with little ductility, while the ductility of tubed RC short columns was excellent due to the effective confinement of the outer thin tube to the core concrete. The lateral load strength of CTRC short columns increases with the increasing of axial load ratio, while the axial load ratio has little effect on the plastic deformation capacity of CTRC short columns. The shear strength increases with increasing of axial load ratio, while the plastic deformation capacity decreases with increasing of axial load ratio for STRC short columns. A circular tube prevents the core concrete from shear failure more effectively than a square tube for the tubed RC short columns. A modified ACI design method is adopted to calculate the nominal shear strength of STRC columns as well as CTRC columns based on the test and analysis results.     

波纹侧板-方钢管混凝土柱轴压性能研究

为研究波纹侧板-方钢管混凝土柱轴压性能,进行了1个1/2缩尺试件轴压试验,对其受力机理、破坏模式进行分析,发现该类柱具有较好的延性及较高的承载能力。同时对波纹侧板-方钢管混凝土柱进行了有限元分析,分析结果表明：由于波纹板具有较高的侧向刚度,使核心混凝土能够得到较好的约束,但是波纹板基本不承担轴向荷载;破坏形式为钢管局部屈曲、波纹板向外鼓曲、钢管内混凝土及核心混凝土被压碎;随着波纹板厚度增加,承载力、延性提高;随着波纹板强度提高,延性略有提高,对承载力影响不大;承载力随混凝土强度提高而提高,但是延性变差。提出了波纹侧板-方钢管混凝土柱轴压承载力实用计算式,计算值与有限元分析值、试验值吻合较好。     

预应力钢绞线超高强混凝土管桩受弯性能研究

为解决普通预应力超高强混凝土管桩水平承载力低和变形能力差的问题,提出了预应力钢绞线超高强混凝土管桩。通过3种常用桩型6根试件的足尺受弯性能试验、有限元分析,对比了预应力钢绞线超高强混凝土管桩与普通预应力超高强混凝土管桩在抗裂性能、受弯承载力、变形能力及破坏特征等方面的差异。研究结果表明：以钢绞线替代钢棒作为主筋可以有效提高管桩受弯状态下的变形能力和承载力;预应力钢绞线超高强混凝土管桩均以受压区混凝土压碎破坏,而普通预应力超高强混凝土管桩均以预应力钢棒拉断破坏;所建立的数值模型可以合理预测管桩的受弯性能,模拟得到的桩身裂缝分布与试验结果吻合较好。