方形混凝土柱在双层箍筋约束下的力学特性研究

为提高钢筋混凝土柱的抗震性能和延性,对方形混凝土柱在双层箍筋约束下的力学特性进行了研究.通过对单层箍筋约束方形混凝土柱和双层箍筋约束方形混凝土柱进行轴心受压试验,并结合有限元软件ABAQUS的模拟试验,研究了双层箍筋约束钢筋混凝土的轴心受压力学性能,分析了内外层箍筋间距、内外层箍筋之间距离、核芯混凝土截面面积大小等因素对混凝土约束效果的影响,并分析了配箍特征值λv对方形混凝土柱延性的影响.试验结果表明,双层箍筋能有效地约束钢筋混凝土的横向变形,对提高钢筋混凝土方形柱的极限承载力和延性有明显效果.     

足尺寸GFRP筋HFRC柱的轴压性能与理论研究

为了研究玻璃纤维增强聚合物( glass fiber reinforced polymer, GFRP )筋混杂纤维混凝土( hybrid fiber reinforced concrete,HFRC)柱的轴压性能,进行了5个GFRP筋HFRC柱和1个未配筋HFRC柱的轴压试验,分析了GFRP箍筋间距和纵筋配筋率对GFRP筋HFRC柱轴压性能的影响规律。结果表明：提高GFRP纵筋配筋率可以提高试件的承载力,箍筋间距小的试件的延性明显高于箍筋间距大的试件。根据试验数据回归出了GFRP筋HFRC柱峰值应力、峰值应变以及承载力的计算公式。     

GFRP筋纤维混凝土圆柱轴压性能研究

为研究配筋种类、纵筋配筋率、箍筋间距和箍筋直径对纤维混凝土柱轴压性能的影响,对7个玻璃纤维增强聚合物、筋聚乙烯醇纤维混凝土柱、1个钢筋PVA纤维混凝土柱和1个未配筋PVA纤维混凝土柱进行轴压试验。通过研究试件的破坏过程和破坏形态,建立了轴压承载力、峰值强度、峰值应变计算公式,得到适合GFRP筋约束纤维混凝土的轴压应力-应变本构模型。研究结果表明:GFRP筋纤维混凝土柱和钢筋纤维混凝土柱破坏过程和破坏形态相似;提高GFRP纵筋配筋率能显著提高试件轴压承载力;减小箍筋间距或保持配箍率不变时减小箍筋直径能显著提高试件延性,但对约束效率的提高作用较小。     

外贴CFRP内置格构式钢骨螺旋箍筋混凝土柱在地震荷载作用下有限元分析

提出一种高强的外贴CFRP内置格构式钢骨螺旋箍筋混凝土柱,以螺旋箍筋配箍率、纵筋强度、碳纤维层数和长细比为变量,研究此类柱在往复荷载作用下的力学性能,发现三层环向约束下的混凝土柱承载力提高,抵抗变形的能力提高.结果表明:螺旋箍筋约束效果高于普通箍筋约束,配箍率越高,延性系数越高,抗震性能越好;纵向受力钢筋选用高强钢筋,延性系数提高,变形能力增强;外贴CFRP布对提高极限承载力的效果明显,外贴一层提高17.6％,外贴两层提高18.8％;长细比对其影响较大,应避免长细比过大.     

矩形箍筋对钢筋混凝土短柱承载力提高的分析

建立了钢筋混凝土轴心受压短柱非线性有限元模型，分析了含箍特征值λv和箍筋间距s对矩形箍筋柱的受压承载力的影响，得到了柱的受压承载力的提高随不同强度的混凝土、不同λv的箍筋的变化规律．     

复合螺旋箍筋约束混凝土柱偏压性能试验

采用复合螺旋箍筋约束混凝土柱,能在提高混凝土核心强度的同时,实现高延性,可支撑高地震设防烈度区重要结构的设计建造.以箍筋间距与轴向力偏心距为基本参数,完成了6根复合螺旋箍筋约束混凝土柱偏心受压试验,并与同条件下两类常规复合箍筋柱进行对比.获得了轴向力-侧向变形关系、轴向力-箍筋应变关系及轴向力-压区边缘混凝土压应变关系等,发现不同螺距/间距及偏心距下试验柱先后出现纵筋屈服与混凝土压碎的破坏模式.试验结果表明,破坏时采用不高于80 mm螺距/间距的复合螺旋箍筋柱正截面承载力及以柱高中点侧移定义的位移延性系数较常规螺旋箍筋柱有一定提高.结合试验结果,发现偏压复合螺旋箍筋柱破坏机制与螺旋箍筋强核心约束和外围方形箍筋次约束的复合作用明显相关,破坏主要是核心螺旋箍筋约束失效后混凝土压碎引起,而外围复合箍筋在峰值荷载后对混凝土仍具有一定约束作用.基于破坏机制,区分了两类约束区对柱承载力贡献,提出了复合螺旋箍筋柱偏压承载力计算方法.     

焊接箍筋混凝土框架柱抗震性能试验研究

通过4个绑扎箍筋钢筋混凝土柱和5个焊接箍筋钢筋混凝土柱的低周反复水平加载试验,对比了焊接箍筋形式和绑扎箍筋形式对钢筋混凝土柱抗震性能的影响,探讨了焊接箍筋钢筋混凝土柱在抗震方面的性能,试验研究结果表明,焊接箍筋混凝土柱比绑扎混凝土柱的抗震性能有所提高.根据试验结果,分析焊接箍筋钢筋混凝土柱的滞回曲线和骨架曲线,得出不同轴压比和配箍率对焊接箍筋钢筋混凝土柱的耗能能力、延性性能和刚度退化的影响.在低周反复荷载下,焊接箍筋钢筋混凝土柱随着轴压比的降低,耗能能力增强,位移延性增大;在轴压比相同的条件下,耗能能力和位移延性随着配箍率的增大而增大.     

高强度螺旋箍筋约束下的高强混凝土圆柱延性分析

目的研究高强度螺旋箍筋约束下的高强混凝土圆柱的延性性能与其影响参数之间的关系．方法利用“截面条带法”，编制了配有高强钢筋的高强混凝土圆柱延性性能的非线性分析程序。对影响其延性的主要参数——轴压比、体积配箍率、箍筋强度、纵筋配筋率等参数的影响规律进行数值分析，揭示该类构件的位移延性系数与其影响参数之间的关系．结果通过大量的数值计算，得到了高强度螺旋箍筋约束下高强混凝土柱的位移延性系数同轴压比、体积配箍率、箍筋强度和纵向钢筋配筋率之间的关系曲线．结论数值计算表明高强混凝土圆柱的延性性能随轴压比的减小、箍筋强度的提高、体积配箍率的加大而增大；部分配置高强度纵向钢筋可明显改善高强混凝土柱的延性；通过对数值计算结果的回归分析并结合试验结果提出了配有高强钢筋的高强混凝土柱的位移延性经验计算公式．     

配置高强箍筋混凝土柱承载力数值分析

通过对6根配置不同强度、不同箍筋间距的高强混凝土柱在轴向压力作用下进行非线性有限元数值模拟,研究了混凝土轴压柱应力—应变关系曲线和裂缝开展规律、箍筋约束混凝土的机理、箍筋间距和箍筋强度对混凝土轴压柱承载力的影响。结果表明：伴随着箍筋间距的加密和箍筋强度的提高,混凝土柱的承载力和峰值应变有着显著的提高。     

配筋钢管混凝土短柱中环向箍筋的受力机理

通过轴压试验和数值模拟手段,研究了箍筋对配筋钢管混凝土轴压短柱(R-CFST)力学性能的影响机理及承载力计算方法,旨在提出R-CFST设计方法和了解R-CFST施工时能否适当减少箍筋用量以降低成本。试验参数有平行式和螺旋式两种箍筋形式,其中平行式箍筋有三种间距,共准备4组8根R-CFST和3根钢管混凝土试件。试件在受力性能、承载力、断裂韧性、延性、套箍效应和破坏模式等方面的分析结果表明：构件在最大荷载前的受力特性和承载力与箍筋间距和形式无关,承载力计算时可不予考虑;平行式箍筋纵向间距的变化不会对构件的力学性能产生明显影响,因而推荐使用较大的箍筋间距以获得较好的经济效益;螺旋式箍筋有助于提高构件最大荷载后的受力性能,尤其是对延性的提高作用更为显著,因而推荐使用螺旋式箍筋以获得构件较好的延性和抗震性能。在试验结果的基础上,进行了数值分析研究,提出了可靠和有效的核心混凝土本构方程和此类构件的数值模拟方法,结合模拟结果进一步验证了试验结论的准确性。最后,对R-CFST的承载力计算方法展开了研究,发现美国规范给出的公式是过于保守的,充分分析后提出了与我国规范的设计习惯相匹配的R-CFST承载力计算公式,与实验结果对比分析表明提出的公式可以用于工程设计。     

配筋UHPC柱的抗震性能及影响因素分析

为研究配筋超高性能混凝土(ultra-high performance concrete, UHPC)柱抗震性能及影响因素,以碳纤维增强树脂(carbon fiber reinforced polymer, CFRP)布缠绕、钢筋强度和剪跨比为参变量,对1根普通钢筋UHPC柱、1根CFRP布缠绕的普通钢筋UHPC柱和3根高强钢筋UHPC柱进行了低周往复试验,分析了试件的破坏形态、荷载-位移曲线、延性和耗能能力等。结果表明:对于剪跨比为1.5～4.0的配筋UHPC柱,延性及耗能能力均较好;在CFRP缠绕或较大剪跨比下,试件的破坏形态由剪压破坏转变为弯剪破坏,延性得到明显改善;提高UHPC柱纵筋和箍筋的强度可提高试件的承载力和延性;普通箍筋的裂后工作能力较差,建议UHPC受剪构件配置屈服强度在600 MPa以上的箍筋;基于桁架-拱模型,建立了考虑钢纤维抗拉贡献、轴压比和剪跨比影响的配筋UHPC柱的抗剪承载力计算公式,计算值与试验值吻合较好,可为UHPC结构设计提供参考。     

活性粉末混凝土柱抗震性能试验

为了考察活性粉末混凝土柱类构件的抗震性能,开展了18根活性粉末混凝土柱的拟静力试验,研究了轴压比、纵筋配筋率、配箍率和钢纤维体积含量4个因素对活性粉末混凝土柱破坏形态、滞回特性、骨架曲线、刚度、承载力及延性的影响规律.研究表明:活性粉末混凝土柱的承载力随着轴压比的增大而提高,但其延性随着轴压比的增大有下降的趋势;试件柱的承载力及位移延性系数随着纵筋配筋率的增大而显著增大;配箍率的提高一定程度上改善了荷载达到峰值后阶段的滞回特性,骨架曲线的下降段变得较为平缓;钢纤维掺量的增加,改善了试件柱的破坏进程,一定程度上提高了试件柱的延性及耗能能力.     

约束混凝土柱配置高强纵筋小偏压性能分析

采用高强箍筋能够对高强混凝土形成有效约束并大幅提高其变形能力,为受压构件中配置高强度纵筋奠定了基础。本文提出采用高强度钢筋（500 MPa 以上）作为高强箍筋约束高强混凝土柱中的纵筋。首先对建立的有限元模型与相同参数下的试验结果进行对比,验证了模型的准确性;然后,采用有限元方法分析了箍筋间距、纵向钢筋配筋率对纵筋应力水平、混凝土强度的影响,结果表明合理的选择箍筋间距,高强纵筋在构件中可发挥较好的作用;最后,探讨了纵向钢筋强度与构件承载力之间的关系,为约束混凝土柱中配置高强纵筋的理论研究与应用提供了参考。     

配有螺旋及焊接圆方组合箍的足尺混凝土方柱轴压性能试验研究

为研究螺旋式或焊接式箍筋约束方柱的轴压性能,完成了2根配有绑扎复合箍和4根配有螺旋及焊接圆方组合箍的足尺混凝土方柱的轴心受压试验,测得了试件的极限承载力、轴向变形和箍筋应变,研究了不同箍筋组合形式对足尺混凝土方柱轴心受压承载能力及变形能力的影响,提出方形螺旋式或焊接式箍的间接钢筋面积换算公式. 试验结果表明:螺旋焊接组合箍能一定程度提高足尺混凝土方柱的承载能力,但由于方箍肢距较大,试件后期变形能力与复合箍相比略有下降;轴向荷载作用下,配箍率相同的试件的极限承载力与其箍筋应力值的大小直接相关;高强箍筋可延缓试件承载力下降速率,显著提高试件的变形能力.     

钢筋混凝土双肢剪力墙非线性静力有限元分析

利用有限元软件ABAQUS中的混凝土损伤塑性模型,采用分离式方法建立有限元模型,对钢筋混凝土双肢剪力墙进行了非线性分析;在与试验结果进行对比分析的基础上,选取了用于钢筋混凝土剪力墙非线性有限元分析的材料破坏准则和本构关系进行建模;通过数值计算,分析了轴压比、墙连梁跨高比、墙分布钢筋配筋率、边缘构件配筋率对钢筋混凝土双肢剪力墙的承载能力、延性、破坏形态等的影响。结果表明：轴压比、分布钢筋配筋率和连梁跨高比对钢筋混凝土双肢剪力墙的受力性能影响较为明显;边缘约束构件配筋率对墙体的影响较小。     

柱下端局部采用FRC材料钢筋混凝土柱的承载力分析

为了改善钢筋混凝土柱的变形能力和损伤容限,在其下端局部采用纤维增强混凝土（F RC ）代替普通混凝土,设计了6根剪跨比为3、柱内配置较少箍筋的钢筋混凝土柱试件,进行了拟静力试验。试验结果表明,这种柱为弯曲屈服后的剪切破坏,具有较好的变形能力和损伤容限;局部使用FRC材料可以减少约束箍筋和抗剪箍筋用量。根据试验结果,建立了考虑截面受拉区FRC受拉作用的压弯承载力计算方法以及斜截面受剪承载力计算公式,其中斜截面受剪承载力计算公式的计算值与试验值比较吻合。     

碳纤维布约束型钢混凝土矩形柱轴压承载力

为了研究碳纤维布(CFRP)约束型钢混凝土矩形柱的轴压性能,对29个构件进行静力加载试验,考虑配筋率、预载水平、截面圆角半径和高宽比、纤维布加固率和加固方式共6个参数. 结果表明：所有约束柱均以核心区混凝土压碎和纤维布断裂为破坏标志;随着预载水平提高,布的有效拉应变不断减小,柱承载力降低;随着圆角半径增大和高宽比减小,纤维布环向应变更高且分布趋于均匀;随着加固率增加,柱破坏模式由弱约束转成强约束,纤维布加固效率降低;在同等用量布的加固下,当条带宽度和间距减小时,构件承载力增幅增加. 基于各因素对约束应力的影响,确定了区分大尺寸柱强弱约束模式的界限值;采用叠加法建立了多参数的约束型钢柱轴压承载力计算式.     

高强箍筋混凝土柱的耗能性能

为了研究使用CRB550级高强钢筋替代普通钢筋作为钢筋混凝土柱构件箍筋使用的可行性,对5根不同等级箍筋的RC柱构件进行低周往复加载试验,再使用有限元软件对其进行模拟,将试验结果与模拟结果进行对比,验证有限元模拟的可靠性.通过调整纵筋及箍筋直径、箍筋间距、柱截面尺寸等参数设计模拟了8根柱构件,从构件的延性和耗能角度研究不同等级箍筋柱构件的抗震性能.结果表明,使用CRB550级钢筋替代HRB400级钢筋作为RC柱的箍筋后,RC柱的延性性能会适当提高,耗能性能变化不大,说明CRB550级钢筋可以替代HRB400级钢筋作为RC柱构件的箍筋使用.