高强钢筋活性粉末混凝土简支梁受剪性能试验研究

利用稳定可靠的试验系统,通过改变试验梁的剪跨比、配箍率、纵筋率和钢筋等级等因素,对6根不同高强钢筋活性粉末混凝土简支梁进行试验。根据试验结果,分析了不同因素对试验梁其破坏形态、剪切延性和受剪承载力的影响。结果表明:HRB500级等高强钢筋与活性粉末混凝土具有良好的协同抗剪工作性能,较好的抗剪承载力和剪切延性;对于剪跨比(1<λ≤3)一定的梁,适当配置箍筋可以提高承载能力,改善受剪延性;配箍率、纵筋配筋率和剪跨比等参数对试验梁的抗剪承载力和剪切延性影响显著。     

活性粉末混凝土梁抗剪性能试验研究

为研究HRB500级钢筋活性粉末混凝土(RPC)梁的抗剪工作性能,制作14根试验梁进行四点加载试验,分别考虑剪跨比、钢纤维体积率、配箍率、配筋率以及纵筋强度等方面的影响.通过观察构件斜裂缝开展情况、破坏形态,并分析混凝土应变和剪力-位移曲线等试验数据,得出这些因素对试验梁开裂荷载、抗剪承载力与剪切延性的影响规律,通过现有规范以及塑性剪切理论对RPC梁的抗剪承载力模型及公式进行探讨.结果表明:在一定范围内,构件抗剪承载力随钢纤维体积率、配箍率、配筋率以及纵筋强度的提高而增大,随剪跨比的增加而降低,影响程度各不相同.剪跨比对斜裂缝的倾角与构件的破坏形态影响较大,钢纤维体积率为2%~3%时的抗剪工作性能最优,在一定范围内提高配箍率能够有效改善剪切延性.在现有规范中,CECS 38-2004公式的计算结果与实测值最为接近,且变异系数最小,基于塑性剪切理论所计算的结果更加精确,该理论模型可以用于RPC梁的抗剪承载力公式的推导.     

自密实再生混凝土梁斜截面抗裂试验与计算

为了研究自密实再生混凝土梁斜截面抗裂性能,分析了混凝土种类和配箍率等因素对其斜截面抗裂性能的影响.结果表明:混凝土种类和强度对自密实再生混凝土梁破坏形态无影响,而配箍率和剪跨比影响梁破坏形态;自密实再生混凝土梁剪切耗能能力较普通混凝土梁好,且工作荷载下自密实再生混凝土梁斜裂缝宽度要小于普通混凝土梁;提高剪跨比和降低混凝土强度均可减小斜截面开裂荷载,而混凝土种类和配箍率对梁斜截面开裂荷载无影响.     

剪跨比对活性粉末混凝土梁抗剪性能的影响

通过4根活性粉末混凝土(RPC)梁构件的受剪试验,研究活性粉末混凝土在不同剪跨比条件下的破坏形态及剪切延性的影响规律。试验结果表明:高强钢筋RPC梁的剪切延性系数平均值达到0.892。随着剪跨比的增大而增强,但增幅差异较大,其根本原因是剪跨比影响梁的剪力传递方式,剪力传递方式又决定了其剪切延性,当剪跨比适中时,梁构件发生剪压破坏,其延性相对较好。     

不同剪跨比下纵筋率对RPC梁受剪性能的影响

通过6根高强钢筋RPC梁的剪切破坏试验,分析不同剪跨比下纵筋率对高强RPC梁裂缝形态、破坏形态、剪切延性和承载力的影响,并基于极限平衡理论构建了高强钢筋RPC梁抗剪承载力计算式。结果表明:纵筋率对裂缝的开展有一定的抑制作用;纵筋率增加,主斜裂缝倾角减小,梁的破坏形态由沿主斜裂缝的剪切错动变为斜压杆压溃破坏;剪切延性系数随纵筋率的提高而减小,随剪跨比的增大而增加,但在纵筋率较大的情况下增长较小;提高纵筋率能明显提高抗剪承载力,在小剪跨比时提高作用更显著;抗剪承载力计算式计算结果与实测值吻合程度高。     

型钢混凝土柱骨架曲线特征点计算方法研究

收集国内近年来关于型钢混凝土(SRC)柱低周循环加载下的84组试验数据,回归分析峰值位移和屈服位移之比、强化刚度、软化刚度与SRC柱构件主要设计参数(轴压比、配箍特征值、剪跨比、体积配箍率和混凝土强度)之间的关系,提出型钢混凝土柱骨架曲线特征点的计算方法。结果表明:峰值位移和屈服位移之比与体积配箍率、混凝土强度成正比,与轴压比、配箍特征值及剪跨比均成反比;强化刚度系数与配箍特征值、剪跨比成正比,与轴压比、体积配箍率及混凝土强度成反比;软化刚度系数与配箍特征值、剪跨比及混凝土强度成正比,与轴压比、体积配箍率成反比。该结果可为型钢混凝土组合结构的地震反应分析提供参考。     

型钢高强混凝土柱抗剪承载力的试验研究

通过20个混凝土强度为65.3—84.9 MPa的型钢高强混凝土柱在轴力和水平荷载共同作用下的试验,对型钢高强混凝土柱的抗剪性能进行了研究.试验主要考虑剪跨比、轴压比、配箍率和混凝土强度四个参数对构件抗剪性能的影响.由试验得到了水平荷载下型钢高强混凝土柱的破坏形态,分析了剪跨比、轴压比、配箍率和混凝土强度对构件抗剪承载能力的影响,提出了型钢高强混凝土柱抗剪承载能力的计算公式,公式的计算结果与试验结果符合较好.     

钢骨超高强混凝土框架边节点抗震性能试验研究

为研究钢骨超高强混凝土框架边节点的抗震性能,开展了6个钢骨超高强混凝土框架边节点试件的低周反复加载试验。试件设计参数为轴压比、配箍率。针对不同设计参数试件的破坏形态、延性、耗能能力、抗剪承载力及箍筋应变等进行了分析,得到了各设计参数的影响规律。研究结果表明:轴压比对钢骨超高强混凝土边节点抗震性能的影响以0.38为分界点,随着轴压比增大,节点组合体破坏形态由弯剪破坏转变为小偏心受压破坏,其节点核心区水平抗剪承载力在试验轴压比区间内,也表现为先增大后下降的变化规律。该研究结果为钢骨超高强混凝土框架节点抗震设计提供了重要依据。     

钢骨高强混凝土柱轴压力系数限值的研究

通过4根剪跨比为2.2的钢骨高强混凝土柱的低周反复荷载试验,研究了不同轴压力系数和体积配箍率条件下钢骨高强混凝土柱的破坏形态、延性与耗能能力,通过试验结果结合理论分析提出了钢骨高强混凝土柱的轴压力系数限值.     

Experimental Studies on Seismic Behavior of Exterior SRUHSC Joints

钢骨超高强混凝土边节点抗震性能试验研究

刘 伟,贾金青

（大连理工大学 海岸和近海工程国家重点实验室,辽宁 大连,116024）

创新点说明：

1)研究了轴压比对钢骨超高强混凝土边节点破坏形态的重要影响,随着轴压比提高,破坏形态由梁塑性铰延性破坏变为节点核心区剪切破坏,当轴压比超过试验轴压比0.38,破坏形态转变为小偏心受压破坏。

2)研究了不同轴压比下钢骨超高强混凝土边节点抗震性能,包括承载力、延性、剪切变形、应力应变,在此基础上,提出了钢骨超高强混凝土边节点的轴压比限值。

3)提出了钢骨超高强混凝土边节点轴压比限值下的最小配箍率。

研究目的：

主要解决钢骨超高强混凝土边节点抗震设计问题,提出这种新型结构体系的轴压比限值及最小配箍率。

研究方法：

开展了钢骨超高强混凝土边节点的低周往复试验研究,使用IMC数据采集系统采集数据,节点核心区采用LVDT测量剪切变形,并进行理论分析。

结果：

1)随着轴压比提高,破坏形态由梁塑性铰延性破坏变为节点核心区剪切破坏,当轴压比超过试验轴压比0.38,破坏形态转变为小偏心受压破坏。

2)当轴压比提高80%时,构件的延性系数下降57%。

3)当试验轴压比小于0.38时,提高轴压比能提高构件的初始刚度,而当试验轴压比超过0.38时,提高轴压比导致初始刚度下降,且刚度急速退化。

4)当试验轴压比小于0.38时,提高轴压比能提高构件的承载力,而当试验轴压比超过0.38时,提高轴压比承载力反而降低。

5)提出钢骨超高强混凝土边节点的轴压比限值0.38（设计轴压比0.65）,及对应的最小配箍率。

结论：

1)研究了轴压比对钢骨超高强混凝土边节点破坏形态的重要影响,随着轴压比提高,破坏形态由梁塑性铰延性破坏变为节点核心区剪切破坏,当轴压比超过试验轴压比0.38,破坏形态转变为小偏心受压破坏。

2)研究了不同轴压比下钢骨超高强混凝土边节点抗震性能,包括承载力、延性、剪切变形、应力应变,在此基础上,提出了钢骨超高强混凝土边节点的轴压比限值。

3)提出钢骨超高强混凝土边节点的轴压比限值0.38（设计轴压比0.65）,及对应的最小配箍率。

关键词：边节点,钢骨超高强混凝土结构,钢骨,轴压比

     

铁尾矿砂浮石混凝土梁抗剪性能数值模拟研究

运用ABAQUS软件来控制混凝土等级、剪跨比以及配箍率的不同来模拟铁尾矿砂浮石混凝土梁的抗剪性能.模拟结果分析表明:剪跨比的减小、混凝土强度的提高、配箍率的增大可以使得混凝土梁的抗剪承载力得到提高.     

机制砂再生粗骨料混凝土梁受剪承载力试验研究

进行了10根机制砂再生粗骨料混凝土梁的试验,剪跨比分别为1.5,2.0,3.0,配箍率为0.22%～0.40%.试验结果表明,机制砂再生粗骨料混凝土梁的受剪承载力随着剪跨比的增大而降低,随着配箍率的增大而提高.通过对比分析普通钢筋混凝土梁的受剪承载力计算公式的计算结果,提出了机制砂再生粗骨料混凝土梁的抗剪承载力的设计和预测计算公式.     

预应力超高强混凝土简支梁抗弯性能分析

为探讨预应力超高强混凝土梁的抗弯性能,进行了4根后张法有粘结预应力超高强混凝土简支梁在竖向静力荷载作用下的受力性能试验,分析了试件受力过程、破坏形态、短期最大裂缝宽度以及跨中挠度等相关试验数据.结果表明:预应力超高强混凝土梁受弯破坏形态和挠曲模式与预应力混凝土梁基本相同;试验梁跨中控制截面基本符合平截面假定,极限承载力按照规范正截面抗弯理论计算可行.通过分析试验数据,在现行规范的基础上修正了裂缝宽度及挠度计算公式.研究结果可为超高强混凝土梁的设计以及相关规范的修订提供理论依据.     

钢筋混凝土简支深梁受剪承载力的极限分析

本文讨论了钢筋混凝土简支深梁的剪切破坏形态和主要影响因素,假定钢筋和混凝土均为刚塑性材料,引用混凝土双向受压的破坏条件,求出了集中和均布荷载作用下钢筋混凝土简支深梁受剪承载力的塑性解。根据试验结果给出了考虑混凝土强度和剪跨比影响的深梁混凝土塑性有效抗压系数,所获得的理论公式与国内外试验结果符合良好。     

C80高强混凝土柱在反复荷载作用下的抗剪性能

通过1根C40普通混凝土柱与4根C80高强混凝土柱在竖向轴压力和水平反复荷载作用下的抗剪性能试验,深入研究了混凝土强度等级、剪跨比、轴压比和配箍率等因素对柱的破坏形态、滞回性能、位移延性及受剪承载力的影响.分别采用中国规范GB50010—2010、美国规范ACI318—08、加拿大规范CSA—04及桁架-拱模型对钢筋混凝土柱的受剪承载力进行计算,并与试验值进行对比分析.结果表明:对于小剪跨比钢筋混凝土柱,上述规范受剪承载力计算公式均偏于保守;由于考虑了拱效应,桁架-拱模型较其他规范对钢筋混凝土柱受剪承载力的预测更为准确.     

钢管约束的低碳超高强石渣混凝土的力学性能

低碳超高强石渣混凝土是作者利用地方原材料自主研发的强度达到137.3MPa的新型环境友好型混凝土.本文通过14个试件的轴心抗压试验,考察并分析了钢管约束超高强石渣混凝土的破坏形态,研究了影响核心混凝土强度增长率的因素和规律.试验结果表明:钢管内填充低碳超高强石渣混凝土可以解决由于自收缩偏大引起的钢管混凝土脱空的问题;在试验参数范围内,钢管约束超高强石渣混凝土的强度增长率与套箍指标成正比;低碳超高强石渣混凝土用钢管约束后脆性性能得到显著的改善,位移延性系数达到6.5~26.3;所有的试件都是因为剪切而破坏,同时对其破坏机理进行了分析.     

CFRP与钢板复合加固混凝土梁斜截面试验研究

通过14根被加固钢筋混凝土梁的斜截面承载力试验,研究了碳纤维布和钢板以及两者复合加固后混凝土梁的破坏特征、受力性能和破坏机理,并对不同加固方法、剪跨比、加固片材的名义"配箍率"及粘贴锚固方式下的斜截面加固效果进行了分析。试验结果表明,碳纤维布与钢板复合加固可以大大提高混凝土梁的抗剪承载力,并使得梁的整体刚度和变形能力也得到提高;相对于碳纤维布加固,复合加固增大了梁破坏时碳纤维布的利用率;梁的剪跨比越大,其复合加固后承载力提高越明显,延性越好;对于粘贴锚固方式,U型锚固比两侧面粘贴加固效果好,45°粘贴比90°粘贴加固效果好;提高碳纤维布以及钢板的名义"配箍率"可以提高被加固梁的抗剪承载力。研究成果可为实际工程应用提供参考。     

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．     

BFRP筋再生混凝土无腹筋深梁抗剪承载力

为了研究BFRP筋再生混凝土无腹筋深梁抗剪承载力,完成了9根集中荷载作用下的BFRP筋再生混凝土无腹筋深梁的抗剪试验,分析了深梁的破坏过程、破坏形态以及剪跨比、BFRP筋配筋率、再生混凝土抗压强度对梁抗剪承载力的影响,基于加拿大规范和试验数据拟合出BFRP筋再生混凝土无腹筋深梁抗剪承载力计算公式。研究结果表明：BFRP筋再生混凝土深梁主要发生剪切破坏,随剪跨比增大,破坏形式由剪切破坏向弯剪破坏转变;试验梁的抗剪承载力随剪跨比的增大而减小,随BFRP筋配筋率和再生混凝土抗压强度的提高而增加;采用本文提出公式的计算结果与试验值吻合较好,且具有一定安全度。     

基于弹塑性应力场理论的钢筋混凝土梁受剪承载力

为了研究基于弹塑性应力场理论(EPSF)的钢筋混凝土梁的抗剪性能,采用基于EPSF理论的有限元程序ICONC对混凝土构件进行建模计算,探讨了有限元网格大小、形状和迭代步数对模拟结果的影响;选取12根试验梁,对比基于EPSF理论的模拟结果、试验结果和ABAQUS模拟结果,验证了基于EPSF理论计算结果的准确性.利用中美规范公式和EPSF理论对70根剪切破坏梁的受剪承载力进行了计算,并与试验值进行了对比.结果表明:有限元网格大小、形状和迭代步数对模拟结果影响甚小;程序ICONC可以较准确地模拟钢筋混凝土梁破坏现象、钢筋的屈服和混凝土的裂缝分布;与ABAQUS模拟相比,EPSF理论可以更精确、更方便、更快速地预测钢筋混凝土梁的受剪承载力;混凝土强度、剪跨比、配箍率变化对ICONC程序模拟结果影响较小,本文方法具有一定的准确性和稳定性.