自密实混凝土外包角钢加固RC柱承载力分析

基于传统的外包钢加固法和增大截面加固法原理,提出一种新的组合加固方法:自密实混凝土填充外包角钢加固法。在6根组合加固柱的拟静力试验基础上,采用大型结构分析软件ABAQUS进行非线性有限元数值模拟分析,研究缀板间距、角钢型号变化对加固钢筋混凝土柱的承载力及变形性能的影响,并将计算结果与试验结果对比。探讨加固型钢与连接缀板形成的加固体系套箍效应和相应的承载力变化规律。结果表明:与未加固柱相比,缀板间距从300 mm加密到75 mm,角钢型号从L30×3增大到L50×3,加固柱的承载力提高了200%～300%之间;混凝土的极限压应力提高了10%～30%,角钢和缀板组成的钢架对混凝土柱起到了约束作用,减小了钢筋混凝土柱5%～18%的纵向变形,明显增强了其变形性能。     

自密实混凝土联合外包钢加固钢筋混凝土受压柱的试验研究

为优化传统混凝土柱加固方法的加固效应,提出了自密实混凝土与外包钢联合加固钢筋混凝土受压柱的新型加固方法,并设计23根受压加固柱的加载破坏试验,考虑缀板间距、角钢型号和偏心距等影响因素,测试加固效果。结果表明:联合加固方法不仅很好地解决了传统加固方法的不足,进一步提高了柱的极限受压承载力,而且产生的套箍效应极大地提高了缀板和角钢的利用率,通过试验推导了缀板间距、角钢型号和偏心距等因素对柱承载力的影响关系。     

自密实混凝土与外包角钢联合加固混凝土柱抗震性能试验研究

现有研究成果表明自密实混凝土与外包角钢联合加固可大幅提高混凝土柱的受压承载力,为了研究该方法加固的混凝土柱的抗震性能,并考虑角钢尺寸、缀板间距及轴压比的影响,进行了8个混凝土柱加固试件的低周反复荷载试验.试验结果表明:联合加固方法能有效改善混凝土柱的抗震性能;相比外包角钢加固法,联合加固柱延性和耗能能力大幅度提升,刚度...     

外包钢加固简支混凝土柱的屈曲临界荷载计算

为了改善混凝土柱的抗屈曲失稳的受力性能,使其承载力和变形能力得到充分的发挥,将角钢与缀板形成的钢骨架应用于加固混凝土柱是一种有效的加固方法。利用弹性理论,推导外包钢加固简支细长混凝土柱的屈曲临界荷载计算公式,通过有限元分析验证解析公式的正确性;并据此进行了参数化分析,探讨了角钢截面形式、混凝土柱高度以及缀板厚度对加固柱屈曲临界荷载的影响。计算结果表明:在角钢面积固定时,"厚且短"的角钢截面形式更有利于提高屈曲临界承载力;屈曲临界荷载的提高随着缀板厚度的增加也呈线性增加;不同的混凝土柱高度对屈曲临界荷载有显著影响。外包钢加固简支混凝土柱的屈曲临界荷载计算公式具有理论合理性和适用性。     

角钢约束混凝土轴压短柱力学性能研究

对10个高宽比为3的角钢约束混凝土短柱进行轴心受压试验,观察试件的破坏过程,得到了试件的荷载 轴向位移关系曲线,根据试验结果,分析了构件截面尺寸、缀板间距以及混凝土强度对角钢约束混凝土柱承载力的影响;利用有限元软件ANSYS对试验过程进行数值仿真分析。结果表明：试件最终破坏时在试件中部附近位置角钢和缀板出现凸鼓变形;随着缀板间距的增大,试件的承载力逐渐减小,荷载 位移曲线下降越明显,可见在相同条件下,缀板间距是影响角钢约束混凝土短柱承载力的主要因素。在试验和仿真分析的基础上提出角钢约束混凝土轴压短柱承载力的简化计算式。     

自密实混凝土与角钢联合加固混凝土柱轴心受压承载力试验研究

提出了自密实混凝土与型钢联合加固混凝土柱的加固方法,对16个试件进行了静力加载试验,研究了型钢尺寸与缀板间距等因素对加固后混凝土柱的轴心受压承载力的影响。研究结果表明:采用该方法加固的混凝土柱轴心受压承载力显著提高;自密实混凝土能够将型钢和混凝土柱有效结合,使其协同工作;增大型钢截面面积与减小缀板间距均能有效提高柱的轴心受压承载力。最后,建立了联合加固混凝土柱轴压承载力计算公式。     

外包角钢与碳纤维布复合加固钢筋混凝土柱抗剪性能试验研究

外包角钢与碳纤维布(CFRP)复合加固钢筋混凝土柱是一种新型加固方式。对6根复合加固柱及1根未加固对比柱进行低周反复受剪性能试验研究,探讨影响复合加固柱抗剪性能的因素,并分析不同条件下CFRP与外包钢缀板的应变情况。试验结果表明,复合加固方法能显著提高钢筋混凝土柱的抗剪承载力,试验中最大提高47%,且复合加固柱在破坏时延性得到较大程度的改善。在轴压比较低的范围内,复合加固柱的抗剪承载力随轴压比的增大而增大,但其延性下降。随着钢缀板加固量的增大,复合加固柱的抗剪承载力随之增大。随着复合加固柱剪跨比的增大,其抗剪承载力随之降低,但外加片材应变增大。CFRP与角钢复合加固体系能很好的约束混凝土的横向变形,两种材料能良好地共同工作,但约束材料强度的发挥是有限的,在达到极限承载力时,两种加固材料都不能被充分利用。     

角钢加固钢筋混土增层植筋柱节点试验研究

试验设计制作了4个混凝土"士"字型节点缩尺模型构件,其中一个采用整体浇筑形式,对比柱采用植筋接长,加固柱I仅采用外包角钢加固,加固柱II在加固I的基础上在缀板上加螺栓。低周反复荷载试验表明:采用植筋接柱的框架节点承载能力低,破坏形态属于脆性破坏,抗震能力极差,加固柱I破坏形态由脆性破坏转换为延性破坏,但与整浇柱相比,未能达到预期的加固效果。加固柱II极限承载力比完整柱提高了11.7%,角钢在破坏时已屈服,耗能能力提高了40.7%,达到预期的加固效果。     

角钢干式连接加固钢筋混凝土梁正截面受弯性能的试验研究

为大幅度提高既有钢筋混凝土梁的正截面抗弯承载力同时避免混凝土湿作业，提出了一种采用角钢加固钢筋混凝土梁的方法。通过对5个不同连接方式的加固试件及1个未加固试件的对比试验，试件均为中和轴在翼缘内且受压纵筋较少、可忽略不计的T形梁，分析了该加固方法的有效性，测试了各试件抗弯承载力、延性、破坏形态，对比分析了本文提出的对应的计算方法计算的抗弯承载力的准确性。结果表明：(1)采用螺栓连接的角钢加固钢筋混凝土梁，四根角钢加固的构件TL3～TL6的抗弯承载力比未加固构件提高了1.4倍左右，两根角钢加固的构件TL2的抗弯承载力比未加固构件提高了1.0倍左右；(2)对比加装U型箍板构件TL5与未加装U型箍板构件TL3的正截面抗弯承载力，加装U型箍板对加固梁的正截面抗弯承载力提高5%左右，螺栓间距对加固梁的正截面抗弯承载力影响不大；(3)按本文提出的计算方法，加固梁的抗弯承载力实测值为计算值的1.01～1.15倍，较为吻合。     

某框剪结构首层柱加固设计

针对一栋11层框剪结构底层框架柱混凝土工程的质量问题,分析了其对整体结构可靠性的影响。根据柱轴压比不同而分别采取两类加固措施:外套钢板箍及大缀板外包角钢柱,通过横向约束效应,提高混凝土强度,降低轴压比,增强结构延性;根据刚度等效原则计算了加固后结构的内力、动力反应、首层位移与层高比等控制值;最后验算了其耐久性。     

角钢约束混凝土中长柱轴心受压承载力有限元分析

本文在试验基础上,用Ansys软件对角钢约束混凝土中长柱轴心受压过程进行有限元模拟,通过结合有限元分析结果和试验现象深入探讨了角钢约束混凝土中长柱的轴心受力机理,分析并验证了加密缀板间距和提高混凝土强度可以提高承载力。并且结合试验数据和参考公式提出了角钢约束混凝土中长柱轴心受压承载力修正公式,为此类构件应用提供参考。     

谈外包型钢加固法的设计与施工体会

结合工程实际探讨湿式外包型钢加固法设计与施工的要点。湿式外包型钢加固的设计的要点,一是作为粘结材料的环氧树脂(或乳胶水泥浆)和作为承重加固的角钢与缀板(或钢箍板)须达到安全指标的要求,再者依据钢筋混凝土结构件承载能力安全分级,对原结构构件的承载力进行核定,找选需进行加固的构件,二是验算加固后的湿式外包型刚加固后的承载力,以论证是否达到新的承载力要求。对于施工,应着重对施工质量的要点和细节进行控制,主要是柱结构转角打磨及灌浆过程的工艺要点,和对加固结构受力结点区的承载能力加强。     

纤维布加固锈蚀混凝土柱抗剪承载力的试验研究

采用复材对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维布对不同箍筋锈蚀程度混凝土方柱进行外包加固。通过水平低周往复加载的方式,研究了PET纤维布外包损伤钢筋混凝土柱的约束机理,并通过试验结果分析了箍筋锈蚀对柱进行PET纤维布抗剪加固的影响。试验结果表明:随着箍筋锈蚀率的增大,柱的抗剪承载力下降;损伤钢筋混凝土柱在经过PET纤维布加固后,试验柱的极限承载力得到了明显提高,但PET纤维布的利用率随着箍筋锈蚀率的增大而降低。根据试验结果分析,提出考虑箍筋锈蚀率的PET纤维布抗剪折减系数k_(pf)和PET纤维布加固锈蚀钢筋混凝土柱受剪承载力计算模型,计算值与试验值吻合较好。     

L形缀板式方钢管混凝土组合柱轴压性能试验研究

在L形方钢管混凝土组合异形柱基础上,设计L形缀板式方钢管混凝土组合柱,对L形方钢管混凝土组合柱进行轴压荷载试验,研究在轴压荷载作用下缀板对L形钢管混凝土组合柱承载力和破坏形态的影响。由试验结果可知,焊接缀板有效地提升了L形钢管混凝土组合柱的整体性和轴压承载力,且当缀板面积超过60%后承载力提升不明显,综合比较缀板面积为60%时构件性价比最高。研究成果为后期L形缀板式钢管混凝土组合柱的压弯和抗震等性能研究提供了基础。     

角钢加固钢筋混凝土柱耐火极限试验研究

外包角钢加固法可有效提高构件承载力且不显著增大构件截面,在实际工程中得到广泛应用。由于构件承受的荷载较原构件提高,加固角钢靠近外部受火面,且角钢外部保护层在高温下极易剥落,导致加固柱的耐火能力较差。本文进行了4根外包角钢加固钢筋混凝土柱的抗火性能试验,获得了构件截面温度场分布、变形-时间曲线、构件破坏模式和耐火极限,考察了荷载比和偏心率对耐火极限的影响。同时,建立了有限元分析模型,对外包角钢加固钢筋混凝土柱的抗火性能进行了模拟。试验结果表明：①环氧树脂在高温下汽化、自燃和碳化,对构件截面温度场影响较大|②砂浆保护层在高温下与钢材粘结较差,剥落严重|③构件的耐火极限随着荷载比和偏心率的增大而减小|④正常使用情况下,未加防火保护的外包角钢加固钢筋混凝土柱耐火能力达不到规范所要求的耐火极限。有限元分析结果与试验结果基本吻合,可用于进一步的参数分析。     

混凝土柱破坏后碳纤维布加固试验研究

进行了 3组混凝土柱不同程度破坏后采用碳纤维布加固在压弯反复荷载作用下抗震性能的试验研究。研究结果表明 ,采用碳纤维布环向粘贴加固破坏的混凝土柱时 ,能提高柱子受剪承载力和增大延性系数 ,当柱子强剪弱弯系数VS VM 大于 1 0后 ,其延性加固效果更加明显 ,加固柱子时碳纤维的作用相当于箍筋 ,但由于有混凝土保护层的存在 ,其对内部混凝土的约束比箍筋更有效。     

外包薄壁钢管加固受火后混凝土柱偏压性能

为研究采用外包薄壁钢管、内灌自流平微膨胀灌浆料约束加固受火后钢筋混凝土柱的偏压性能,进行了2根未受火混凝土柱、2根受火后混凝土柱和6根受火后再加固的混凝土柱的受压试验研究,分析了不同荷载偏心率对外包薄壁钢管加固受火后钢筋混凝土柱偏压承载性能的影响规律。考虑外包薄壁钢管的约束效应和高温对混凝土损伤影响,给出了外包薄壁钢管加固受火后混凝土柱偏压承载力的简化计算方法。结果表明：荷载偏心率为0、0.87的混凝土柱受火90min后,其极限荷载分别降低了30.3%、47.4%;外包薄壁钢管对受火后混凝土轴压柱的加固效果较好,对偏压柱的加固效果略有降低,受火后荷载偏心率为0、0.87混凝土柱经加固后极限荷载分别比对应的未受火混凝土柱提高2%、降低4.7%;外包薄壁钢管加固可显著提高混凝土柱的延性;当荷载偏心率不超过1.07时,加固后试件的极限荷载随荷载偏心率的增加近似呈线性降低;提出的外包薄壁钢管加固受火后混凝土柱偏压承载力的简化计算方法,其计算结果与试验结果吻合良好。     

外包薄壁钢管加固受火后混凝土柱的抗震性能

通过2根未受火钢筋混凝土柱、2根受火后未加固钢筋混凝土柱和10根外包薄壁钢管加固受火后钢筋混凝土柱的拟静力试验,考察了轴压比、剪跨比、钢管厚度及加固方式等参数对外包薄壁钢管加固受火后混凝土柱抗震性能的影响情况,建议了外包薄壁钢管加固受火后混凝土柱受剪承载力的计算公式。结果表明：薄壁钢管加固可显著提高受火后混凝土柱的受剪承载力、极限变形和累计滞回耗能,且加固后试件的割线刚度与未受火试件相比相差较小。受火后剪跨比为1.78和3.0的混凝土柱加固后的承载力分别比相应的未加固柱的承载力提高了41.8%~47.0%和38.5%~74.4%。轴压比对加固后试件的受剪承载力、刚度、耗能能力和延性影响较大,对极限变形影响较小。薄壁钢管厚度对加固后试件的耗能能力影响较大,对受剪承载力影响较小。薄壁钢管根部焊接角钢并用螺栓锚固的方式可提高加固效果。     

角钢格构加劲圆钢管约束混凝土柱轴压性能数值研究

采用有限元分析软件ABAQUS对18个角钢格构加劲圆钢管约束混凝土柱的轴压性能进行了数值模拟研究。将角钢格构加劲圆钢管约束混凝土柱和圆钢管约束型钢混凝土柱的轴压性能进行对比分析,进而研究了钢管径厚比、钢骨含钢率、缀板间距等因素对试件最大荷载和延性的影响。结果表明:角钢格构加劲圆钢管约束混凝土柱具有良好的受压性能;角钢格构加劲圆钢管约束混凝土柱的最大荷载和延性随着钢管径厚比和缀板间距的减小以及钢骨含钢率的增加而增大,且延性增加的幅度随之逐渐减小;钢骨含钢率处于3.87%～7.18%时,试件有较高的最大荷载和延性;缀板间距可依据普通格构式柱的设计要求取值。提出了角钢格构加劲圆钢管约束混凝土柱轴压承载力建议计算公式,计算结果偏于安全保守,可用于工程设计参考。     

某副食批发商场向五星级酒店的改造

以某副食批发商场向五星级酒店的改造为实例,介绍对原有结构的抗震鉴定方法及承载力的验算;增层后结构的整体计算分析及加层可行性分析。给出了加层混凝土柱的构造做法;新加钢结构与原有混凝土柱梁连接节点构造大样,保证新旧构件连接的整体性与可靠性。对原有结构中承载力不足的框架柱采用外包角钢加固法,框架梁采用粘钢加固法及增大截面加固法,给出了加固节点做法及施工注意事项等。工程已于2010年改造完成并装修成五星级酒店投入使用至今,加固改造效果良好。