持续荷载作用后钢筋混凝土柱的滞回性能研究

钢筋混凝土结构通常承受使用荷载且带裂缝工作,持续荷载和裂缝对钢筋混凝土结构滞回性能影响的情况尚不清楚。通过对养护28 d后的钢筋混凝土柱施加不同比例的大偏心受压持续荷载,在大气环境下养护100 d(总计128 d),卸掉持续荷载,进行低周期反复加载试验,以探讨持续荷载和裂缝对滞回性能的影响。结果表明,当持续荷载与低周反复荷载产生的应力分布一致时,钢筋混凝土柱的初始加载刚度、极限荷载和延性随持续荷载增大而降低;反之,极限荷载随持续荷载增大而降低,初始加载刚度和延性随持续荷载增大呈增大的趋势,但不够显著。说明持续荷载对钢筋混凝土柱的滞回性能有一定影响。     

偏压荷载与海水干湿作用后钢筋混凝土柱滞回性能及微观结构试验研究

为研究沿海地区在役钢筋混凝土(RC)柱的滞回性能及混凝土的微观结构和氯离子含量,对不同前期偏压荷载（0、0.20、0.35倍峰值偏压荷载）作用下,经历100次海水浸泡与大气环境干湿循环后的RC柱进行低周反复加载试验,并对混凝土的微观结构和氯离子含量进行量测。结果表明：前期偏压荷载作用后RC柱的滞回曲线呈现出明显的不对称。当水平反复加载与前期偏压荷载产生的截面应力分布同向时,其峰值荷载、延性及耗能能力随着前期偏压荷载的增加而降低;当前期偏压荷载为0.35倍柱峰值偏压荷载时,其峰值荷载、延性及耗能能力较前期未受偏压柱试件的降幅较大,分别达到26.1%、22.0%和44.6%;当水平反复加载与前期偏压荷载产生的截面应力分布反向时,各参数变化无明显规律。另外,在距受拉区混凝土表面20 mm和40 mm深度处,前期受偏压柱试件的氯离子含量分别是未受偏压柱试件的4.7倍和1.5倍以上,同时前期受偏压柱试件的受拉区混凝土裂缝数量和宽度明显多于未受偏压柱试件。按照现行混凝土结构设计规范计算截面受弯承载力,由于前期偏压荷载造成的滞回曲线不对称,水平反复荷载与前期偏压荷载产生的截面应力分布同向时,试验值小于计算值。由此可见,前期偏压荷载对RC柱的滞回性能劣化、受拉混凝土的氯离子含量和微观结构均有较大影响,进而缩短结构使用寿命。     

海水干湿循环对带裂缝钢筋混凝土柱力学性能及氯离子含量的影响

通过实验室模拟沿海氯环境和钢筋混凝土结构服役工作条件。使初始裂缝宽度分别为0、0.07、0.10、0.14 mm的钢筋混凝土(RC)偏压柱试件受到100次海水干湿循环作用,观察裂缝发展情况,然后对柱试件进行静力偏压加载试验,并测量受拉区混凝土的氯离子含量。结果表明,不同初始裂缝宽度的RC柱试件经过100次海水干湿循环后,其屈服荷载、极限荷载和延性均随初始裂缝宽度的增加而降低;按规范计算的偏压承载力均高于试验值。与偏压极限荷载试验值相比,当初始裂缝宽度小于0.10 mm时,规范计算极限荷载值的相对误差小于5%,裂缝宽度为0.10 mm及以上时,规范计算极限荷载值的相对误差大于16%。柱试件混凝土受拉表层(0~10 mm)的氯离子含量随初始裂缝宽度的增加而增大;当裂缝宽度小于0.10 mm时,受拉混凝土内层(10~30 mm)的氯离子含量差别不大;裂缝宽度为0.10 mm及以上时,受拉混凝土内层(10~30 mm)的氯离子含量近乎成倍增加。     

海水干湿环境下循环荷载损伤混凝土梁的力学性能劣化

采用实验室模拟钢筋混凝土桥梁的实际工作状态,首先对4个钢筋混凝土(RC)梁试件施加幅值分别为0,4Pu,0.5Pu,0.6Pu(Pu为单调加载梁的极限荷载)的循环荷载且等幅循环加载10次,再对损伤的RC梁进行240次海水干湿循环作用,最后进行单调加载试验,研究RC梁的力学性能劣化情况。结果表明:在循环荷载和海水干湿循环综合作用下,随着循环荷载幅度增加,钢筋混凝土梁的屈服荷载、极限荷载、刚度等力学指标均下降;240次海水干湿循环作用后,循环荷载产生的梁试件中混凝土裂缝大多数自愈合,少数裂缝呈现部分愈合状态。     

疲劳荷载幅值对氯环境下疲劳损伤RC梁剩余力学性能的影响

沿海环境的钢筋混凝土桥梁结构通常受到疲劳荷载以及氯离子的综合作用。通过试验室模拟此类结构的工作状态,试验研究了不同疲劳荷载(0.2P_u、0.3P_u、0.4P_u、0.5P_u)预损伤并经历氯溶液干湿循环后钢筋混凝土梁试件的剩余力学性能(剩余承载力、耗能能力、刚度、延性)。结果表明,与未疲劳损伤梁试件相比,疲劳损伤并经历海水干湿循环梁试件的屈服荷载随着疲劳损伤荷载增大而下降,极限荷载基本不变;疲劳损伤梁试件的刚度和延性大幅度下降,且不同荷载水平下的延性和刚度劣化程度基本保持一致;疲劳加载过程中,每个循环形成的滞回环面积随着循环加载次数的增加而明显降低且趋于稳定,稳定所需的最小循环加载次数随着荷载水平的增大而增大。     

反复荷载下锈蚀钢筋混凝土柱力学性能的试验研究

通过对锈蚀钢筋混凝土柱进行反复加载试验,分析反复加载下,不同锈蚀率锈蚀试件的滞回特性、承载力和延性的退化规律。结果表明:随着锈蚀率的增加,试件滞回曲线的丰满程度逐渐减小,屈服荷载、极限荷载以及延性均有不同程度的降低。     

疲劳荷载与海水侵蚀作用下钢筋混凝土梁耐久性试验

沿海地区的钢筋混凝土桥梁结构在服役期间，受到疲劳荷载和氯离子侵蚀的综合作用，其使用寿命缩短。为模拟桥梁的实际工作状态,首先对钢筋混凝土梁施加疲劳荷载20万次(疲劳荷载上限分别为0.16 P _u、0.24P _u、0.32P _u、0.40P _u，P _u为梁受弯极限荷载),然后经历海水浸泡和空气环境干湿循环100 d,最后静力加载获得钢筋混凝土梁受弯承载力。共完成5组10根钢筋混凝土梁试验。研究结果表明：在疲劳荷载上限不大于0.24P _u时，试件性能劣化不明显；疲劳荷载上限大于0.24P _u时，梁试件的初始刚度、屈服荷载和极限荷载随着疲劳荷载上限的增大而快速降低;当疲劳荷载上限为0.40P _u时，梁试件的初始刚度、屈服荷载和极限荷载分别降低51.80%、21.78%、15.07%。     

双向加载路径下型钢-混凝土组合柱抗震性能试验研究

通过8根型钢-混凝土组合柱在低周往复荷载作用下的加载试验,研究配钢形式、加载路径对该类组合柱破坏过程、滞回性能、刚度退化、延性性能及累积耗能的影响,分析纵筋及型钢的应变发展。结果表明：在相同含钢率下,配置方钢管的型钢混凝土柱的变形能力比十字形截面型钢的型钢混凝土柱的大,破坏位移角增大了约24%;加载路径对组合柱滞回特性影响显著,在非对称路径加载下,滞回特性亦表现出明显的非对称性;与单向循环加载组合柱相比,双向循环加载组合柱的峰值荷载小、刚度退化快、屈服位移小、延性差、破坏位移角小,但其累积滞回耗能明显大于单向循环加载时的情况;纵筋屈服发生在峰值荷载前,而型钢一般在达到峰值荷载时才屈服;在位移加载后期,双向循环加载组合柱纵筋及型钢应变增长明显较单向加载组合柱的快。因此,双向加载路径对型钢-混凝土组合柱承载能力、变形性能及累积耗能等抗震性能的影响显著,在设计时应予以考虑。     

双轴加载下变轴力大尺寸钢筋混凝土柱抗震性能试验研究

为研究双轴加载与轴力变化对大尺寸钢筋混凝土(RC)柱抗震性能的影响,开展了4根截面尺寸600 mm×600 mm、高度3.6 m的钢筋混凝土柱拟静力试验。水平加载包括沿柱截面主轴方向的单轴加载和沿截面对角线方向的模拟双轴加载,变轴力的竖向加载频率为水平位移加载频率的3倍。针对承载力、位移延性、刚度退化及耗能能力等指标进行了大尺寸RC柱抗震性能分析。结果表明：与水平单轴加载相比,水平双轴加载会增强柱的耗能能力,但是柱刚度退化加快,延性降低;变轴力加载柱和定轴力加载柱的最终破坏形式相同,但是轴力变化对柱的破坏程度有显著影响,高轴压比会抑制柱身裂缝的发展;与定轴力柱相比,变轴力作用下柱顶水平荷载-位移滞回曲线不对称,水平加载对应轴力大的一侧,峰值荷载有所提高,耗能能力增强,但延性下降,刚度退化更快;同时承受双轴加载和变轴力的柱,滞回曲线的“捏拢”现象会更加明显。     

钢-混凝土组合转换框架试验研究

为研究钢-混凝土组合转换梁-矩形钢管混凝土柱构成的组合转换框架的受力性能,对1榀组合转换框架缩尺模型进行了竖向荷载和低周往复水平荷载试验。分析了组合转换梁在竖向荷载作用下的刚度及裂缝开展情况以及组合转换框架在水平往复荷载作用下的破坏特点、荷载-位移滞回曲线及骨架曲线、延性、屈服机制和耗能能力等力学性能。试验研究结果表明,在竖向荷载作用下,组合转换梁刚度大,抗裂性能好,满足结构正常使用要求;在水平荷载作用下,转换框架延性好,极限层间位移角大,滞回曲线对称、饱满,耗能能力强。