高强箍筋约束高强混凝土柱在轴压下的力学性能研究综述

采用高强度箍筋约束高强混凝土柱以保证其延性是混凝土结构的重要发展方向,为研究高强箍筋约束高强混凝土柱在轴压下的力学性能,统计了国内外的研究情况并对结果进行总结分析,发现在高强箍筋约束作用下,高强混凝土的脆性减小,强度和延性增加。同时介绍了几种有代表性的约束混凝土模型,分析了影响高强箍筋约束高强混凝土柱的延性和强度的主要因素为混凝土强度、体积配箍率、箍筋屈服强度、箍筋间距、混凝土保护层、纵筋配筋率以及箍筋约束形式等,并对各影响因素的作用进行总结。     

结构实体混凝土强度检验与评定若干问题讨论

结构实体混凝土强度直接关系到混凝土结构工程的安全性。新修订的GB 50204-2015《混凝土结构工程施工质量验收规范》首次提出"回弹-取芯"法可用于结构实体混凝土强度验收,并规定了使用方法及合格评判标准,对保障建设工程质量具有重要意义。结合笔者多年研究和对相关规范的学习体会,对结构实体混凝土强度检验与评定工作中诸如检验批、强度分布、置信水平等问题进行讨论并提出建议。     

高强箍筋约束混凝土实用本构关系模型

在轴心受压试验数据的基础上,分析了约束混凝土体积配箍率、箍筋屈服强度和素混凝土抗压强度对箍筋约束混凝土受压性能的影响,探讨了直接应用配箍特征值建立箍筋约束混凝土本构关系存在的问题,建立了箍筋约束混凝土峰值应力、峰值应变和极限应变的计算公式.归纳分析了以往典型箍筋约束混凝土本构关系模型的合理性和缺陷,提出了简化的箍筋约束混凝土本构关系模型,并和高强箍筋约束混凝土试验应力应变曲线进行对比.对比结果表明,所建立的本构关系模型能较好拟合高强箍筋约束混凝土试验应力应变曲线.     

高强箍筋约束高强混凝土本构模型研究

通过31根高强箍筋约束高强混凝土棱柱体试件的轴心受压试验,对约束高强混凝土的应力-应变本构关系进行了研究。结果表明,采用高强箍筋约束是防止高强混凝土应力-应变曲线陡然下降的有效措施;箍筋间距较小、强度较高、形式较复杂的约束混凝土试件,具有较高的箍筋侧向约束力,其应力-应变曲线的下降段较为平缓,显示出良好的延性性能;对于高强箍筋约束高强混凝土试件,当其达到峰值强度时,高强箍筋不一定屈服,即取箍筋屈服强度计算有可能高估约束混凝土峰值强度的提高程度。在试验的基础上,提出一种计算约束混凝土达到峰值强度时相应高强箍筋应力大小的迭代方法;通过对试验结果的回归分析,得到高强箍筋约束高强混凝土峰值强度、峰值应变及极限应变的计算公式;提出一种适合于高强箍筋约束高强混凝土轴心受压的应力-应变关系本构模型,并结合试验结果与国内外几种典型本构模型进行对比,结果表明该模型与试验曲线吻合较好。     

箍筋对约束混凝土力学性能的影响

箍筋是影响约束混凝土力学性能的主要因素之一。为此阐述了箍筋布置形式、总量、间距及屈服强度对约束混凝土中有效约束混凝土面积与作用其上的约束力的改变,进而探讨它们对约束混凝土强度与延性的影响。     

冻融环境下约束混凝土应力-应变全曲线试验研究

为研究冻融环境下箍筋约束混凝土应力-应变关系,按照GBJ82-85规定的快速冻融试验方法,对2批共54个尺寸为150 mm×150 mm×450 mm、配箍特征值分别为0.317和0.145的混凝土棱柱体试件进行冻融循环;对其中46个试件进行轴心抗压破坏试验,得到试验应力-应变全过程曲线.试验发现:随着冻融次数的增加,约束混凝土的受压应力-应变全曲线渐趋扁平,峰值应力呈线性降低,峰值应变增加.冻融循环次数相同时,混凝土强度高的试件,其峰值应力降低的程度和峰值应变增大的程度小于混凝土强度低的试件.另外,在混凝土强度较低的情况下,冻融将导致钢筋与混凝土之间的黏结界面发生损伤,使得箍筋约束效应减弱.通过回归试验结果,提出试验受冻融循环作用箍筋约束混凝土的应力-应变全曲线方程及确定其参数的公式,该公式可用于寒冷地区受冻融作用的钢筋混凝土结构构件的非线性分析.     

与构件尺寸相关的方形箍筋约束混凝土轴压强度解析模型

为深入研究素混凝土及约束混凝土轴心抗压强度的尺寸效应问题,基于内部屈曲理论构建了素混凝土棱柱体轴压破坏的三维失效模型。在此基础上,利用侧向压应力能提高平面内受压简支薄板临界失稳应力的原理,诠释了箍筋约束对混凝土峰值强度的提高作用,并推导出方形箍筋约束混凝土棱柱体峰值强度的解析解,该解析解考虑了箍筋对混凝土约束不均匀的特性。之后结合试验数据,对所得解析解中的未知参数进行了数值逼近求解。最后,将模型预测值与试验值进行比较,发现解析模型能在一定程度上反映箍筋约束混凝土抗压强度随构件尺寸增大而减小的现象,但却高估了试件尺寸对峰值强度的调节能力。     

约束混凝土实用本构关系模型

探讨了约束混凝土的受压性能,分析了钢管约束混凝土及箍筋约束混凝土侧向约束力的作用机理.基于双剪统一强度理论并结合钢管约束混凝土及箍筋约束混凝土轴压试验数据,建立了约束混凝土统一的峰值应力和峰值应变计算公式,并对其进行了验证.与中国现行规范相结合,提出了约束混凝土统一的实用应力-应变本构关系模型,并与试验曲线进行了对比.结果表明:所提出的峰值应力和峰值应变计算公式以及本构关系模型更加精确,并且简单实用,可用于多种约束混凝土构件的非线性分析.     

钢筋对结构安全的影响——汶川震害中钢筋的表现

通过对汶川地震中建筑结构震害现象的观察,分析了钢筋在结构承载受力中的作用。对比了钢筋的脆性、延性对结构破坏形态的影响,说明了钢筋变形性能对于结构安全的重要性。还通过对比圈梁-构造柱对砖砌墙体破坏形态的影响,分析了配筋对于维护墙体整体稳固性的作用。通过对比不同配箍对构件破坏的影响,探讨了箍筋约束对提高混凝土抗力的作用;同时介绍了改进的配箍方式。     

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。