高强箍筋约束高强混凝土轴心受压力学性能研究

通过2组配置普通强度箍筋与高强度箍筋的混凝土短柱的轴心受压试验,研究了高强箍筋约束混凝土柱的破坏过程及其形貌,分析了箍筋强度对轴心受压性能的影响及其作用机理。     

箍筋约束混凝土轴心受压性能尺寸效应研究

采用高宽比为3∶1的棱柱体试件,进行了不同截面尺寸箍筋约束混凝土试件的轴心受压试验。试件分为4组,每组3个相同试件,各组试件截面边长分别为108 mm、200mm、250 mm、370 mm。为保证各组试件具有相同的混凝土约束效率,采用相同的箍筋形式,箍筋直径和间距等参数也与截面尺寸保持相同比例,以研究试件截面尺寸对箍筋约束混凝土试件的轴心抗压强度、峰值应变、延性的影响。结果表明：各组试件的裂缝开展和破坏形态基本一致,荷载-轴向应变曲线的下降段随试件截面尺寸的增大而变陡;各组试件约束混凝土的轴心抗压强度基本相同,尺寸效应不明显;峰值应变随试件截面尺寸的增大而明显降低,截面尺寸为370 mm试件的峰值应变为108 mm试件的49%,表现出明显的尺寸效应。     

锈蚀箍筋约束混凝土应力应变本构关系模型

为探讨箍筋锈蚀对混凝土约束性能的影响,通过外加直流电对钢筋混凝土棱柱体中的箍筋进行加速锈蚀,得到了不同箍筋锈蚀率试件,并对试件进行了轴心受压试验.结果表明:随着箍筋锈蚀率的增加,约束混凝土试件的承载力、刚度和延性均有不同程度的降低.基于现有研究成果,建立了轴心受压下锈蚀箍筋约束混凝土应力-应变本构关系模型,通过与实测的锈蚀箍筋约束混凝土应力-应变全曲线对比,证实该模型拟合曲线与实测曲线吻合较好.     

混凝土保护层损伤规律与箍筋锈蚀分析

制作了30个钢筋混凝土棱柱体,进行了干湿交替循环与自然暴露相结合的腐蚀试验。研究了箍筋锈蚀引起的混凝土保护层损伤劣化,并进一步讨论了保护层厚度、箍筋直径和箍筋间距对箍筋锈蚀的影响。结果表明:保护层厚度、箍筋直径和箍筋间距越小,箍筋锈蚀程度越大,混凝土保护层损伤越严重,即锈胀裂缝宽度越大,且箍筋直径对箍筋锈蚀的影响最为显著。     

箍筋约束超高性能混凝土柱受压性能研究进展

为研究箍筋约束超高性能混凝土(UHPC)柱的受压性能和结构设计方法,对约束混凝土柱的研究与发展进行总结分析,讨论了6种简化的约束混凝土本构模型; 重点介绍了国内外关于箍筋约束UHPC短柱、长柱的轴心受压、偏心受压力学特性最新研究成果,并对影响柱受压特性的主要因素等进行分析总结; 对目前研究中存在的问题进行了探讨,并对箍筋约束UHPC柱的未来研究方向进行展望。结果表明:目前研究主要集中于普通箍筋约束UHPC短柱的轴压性能; 箍筋约束UHPC柱需要较高的约束应力才能充分利用UHPC的高性能,并能显著改善构件延性; 钢纤维能延缓保护层开裂,抑制保护层脱落,提高构件的抗损稳定性,与箍筋具有协同组合效应并能共同发挥约束效果; 建议在UHPC构件设计时考虑纤维特性而适当减少配筋,箍筋约束UHPC短柱的轴压承载力计算可偏保守地参考普通混凝土轴压短柱承载力计算模型; 箍筋约束普通、高强混凝土本构模型不能准确评估箍筋约束UHPC柱的轴压特性,建议开发预测精度较高的箍筋约束UHPC柱的本构模型。     

高强箍筋约束高强混凝土柱的偏心受压试验研究

以箍筋间距、箍筋形式和偏心矩为变化参数,对10根高强箍筋约束高强混凝土柱进行偏心受压试验,研究这类柱的偏心受压性能。通过试验,观察高强箍筋约束高强混凝土柱分别在大小偏心受压时的破坏过程与破坏形态,并记录各个试件荷载挠度曲线;各个加载阶段的截面应变分布;对比分析各个试件的弯矩-曲率关系曲线;试验表明:箍筋间距较小的高强连续复合箍筋约束高强混凝土柱具有非常好的延性性能,且试验测得柱的受压承载能力均高于按现行规范的计算值;采用约束混凝土本构关系对试件进行截面分析,得到弯矩-曲率关系曲线,且与试验曲线吻合较好。     

箍筋约束ECC矩形截面短柱轴心受压试验研究

通过箍筋约束ECC矩形截面短柱的轴心受压试验,研究了箍筋约束作用对ECC应力-应变曲线的影响。研究结果表明:接近峰值荷载前,箍筋应变增长较快,试件达到峰值荷载时箍筋均已屈服,约束效果明显;体积配箍率较高、箍筋间距与直径较小及截面高宽比较小的ECC试件,箍筋的约束效果好,试件破坏后整体性较好;箍筋约束作用对ECC峰值应力与峰值应变的提高幅度不大,但约束ECC应力-应变曲线的下降段更为平缓,试件延性明显改善。     

CFRP筋增强混凝土轴心受压柱的试验研究

通过对5根CFRP筋混凝土矩形柱的轴心受压试验,研究这种新型混凝土柱的受力特点,重点分析CFRP纵筋的配筋率及CFRP箍筋间距对柱承载力的影响。试验结果表明:CFRP筋混凝土轴心受压柱首先发生混凝土压碎破坏,在混凝土被压碎之后如继续加载,则CFRP箍筋或纵筋可能发生破裂或破断。CFRP纵筋对其承载力提高有一定的贡献,但可利用的强度有限;CFRP箍筋间距较密时,对承载力有利,但当超过一定范围后,对承载力的影响可以忽略。     

高强箍筋约束高强混凝土轴心受压应力-应变全曲线研究

为研究高强箍筋约束高强混凝土的受压力学性能,进行了高强箍筋约束高强混凝土棱柱体试件的轴心受压试验,分析了配箍率、箍筋屈服强度和箍筋形式对约束高强混凝土应力-应变曲线的影响。结果表明：高强箍筋在约束混凝达到其峰值应力时并未屈服,根据其受力机理提出了有效侧向应力和相应的高强箍筋应力的计算方法;高强箍筋可在约束混凝土应力-应变曲线下降段提供更有效的侧向约束,曲线下降较为平缓。在试验研究和理论分析的基础上,提出了约束高强混凝土的强度和变形的计算式,建议了高强箍筋约束高强混凝土的应力-应变全曲线方程,理论曲线与实测曲线吻合较好。     

配螺旋箍筋方钢管混凝土短柱试验研究

方钢管混凝土柱的角部对核心混凝土的约束能力较强,钢管边中部对核心混凝土的约束较弱,为提高钢管边中部对核心混凝土的约束能力,在方钢管混凝土柱中配置螺旋箍筋来约束核心混凝土,从而提高方钢管混凝土柱的极限承载力和塑性变形的能力。     

高强钢棒螺旋箍筋约束混凝土圆形截面柱受力性能试验研究

为研究高强钢棒螺旋箍筋约束混凝土柱的受力性能,设计了32个约束混凝土柱,对其进行轴心受压试验。试件主要设计参数包括混凝土强度等级为C50、C60、C70、C80,高强钢棒抗拉强度标准值为800、970MPa,体积配箍率为0.9%、1.2%、1.6%、2.0%。试验结果表明：约束混凝土柱在轴向荷载作用下呈腰鼓形破坏或单折剪切破坏,对于确定的非约束混凝土抗压强度和箍筋抗拉强度,约束箍筋体积配箍率较小时发生单折剪切破坏,体积配箍率较大时发生腰鼓形破坏;约束箍筋拉应变随混凝土弹性模量与非约束混凝土抗压强度比值增大而增大,随箍筋体积配箍率增大而减小;约束混凝土柱的体积配箍率大于某一量值时,会出现约束混凝土达到抗压强度时箍筋拉应变小于其屈服应变的情况。基于试验结果,建立了用于判别腰鼓形破坏和单折剪切形破坏的界限,并给出了相应的计算式;建立了约束混凝土柱发生轴压破坏时约束箍筋拉应变计算公式及箍筋受拉屈服对应的最大体积配箍率计算公式,为合理设计高强钢棒螺旋箍筋约束混凝土圆形截面柱提供参考。     

配筋再生混凝土棱柱体徐变试验研究

再生混凝土的徐变是工程中亟待解决的基础问题,而目前对于配筋再生混凝土棱柱体徐变的试验研究鲜见报道。为此,对11个配筋再生混凝土棱柱体试件进行长期轴压荷载下的徐变试验,变化参数包括再生粗骨料取代率、再生细骨料取代率和应力比。对比分析了不同设计参数配筋再生混凝土棱柱体的初始应变、徐变应变及变化参数对其长期轴压荷载下徐变的影响。结果表明：再生粗、细骨料的掺入会增大配筋再生混凝土棱柱体的徐变,其中再生细骨料对徐变的影响相对明显;应力比对其初始应变影响较大,较高应力比下配筋再生混凝土棱柱体的徐变应变明显增大;配筋再生混凝土棱柱体徐变过程中截面纵筋与混凝土的应力重分布,钢筋所承担应力的比例增加,其徐变有所减小。基于试验结果,给出了配筋再生混凝土棱柱体在长期轴压荷载下变形计算的实用公式,计算结果与实测变形符合较好。     

钢筋混凝土有腹筋梁受剪机理试验研究

为研究钢筋混凝土有腹筋梁的受剪机理,以剪跨比、混凝土强度等级、配箍率为变量,完成了集中荷载作用下16根钢筋混凝土简支梁受剪性能试验。为了避免过高的纵筋配筋率,采用HRB600级钢筋作为纵向受拉钢筋。通过在箍筋内部开槽预埋电阻应变片测量箍筋的应变,分别得到钢筋混凝土有腹筋梁中混凝土和箍筋承担的剪力。试验结果表明：剪跨比和混凝土强度等级对混凝土和箍筋分担的剪力在总剪力中所占比例有显著影响,且二者呈相反的变化趋势;当剪跨比较小时,配箍能提升混凝土的受剪承载力,但箍筋本身承担的剪力较小,箍筋甚至不能屈服;当剪跨比较大时,斜裂缝倾角小于45°,实际与裂缝相交的箍筋数量多于按45°计算的数量,箍筋承担的剪力增大。与无腹筋梁相比,大剪跨比（剪跨比为3）有腹筋梁中混凝土承担的剪力减小。在试验研究的基础上,收集了国内外369根有腹筋梁受剪承载力的试验数据,采用统计分析方法得到了有腹筋梁受剪承载力计算公式,其较GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》计算公式更加合理,计算结果也偏于安全。     

Experimental study on shear mechanism of reinforced concrete beams with stirrups

为研究钢筋混凝土有腹筋梁的受剪机理，以剪跨比、混凝土强度等级、配箍率为变量，完成了集中荷载作用下16根钢筋混凝土简支梁受剪性能试验。为了避免过高的纵筋配筋率，采用HRB600级钢筋作为纵向受拉钢筋。通过在箍筋内部开槽预埋电阻应变片测量箍筋的应变，分别得到钢筋混凝土有腹筋梁中混凝土和箍筋承担的剪力。试验结果表明：剪跨比和混凝土强度等级对混凝土和箍筋分担的剪力在总剪力中所占比例有显著影响，且二者呈相反的变化趋势；当剪跨比较小时，配箍能提升混凝土的受剪承载力，但箍筋本身承担的剪力较小，箍筋甚至不能屈服;当剪跨比较大时，斜裂缝倾角小于45°，实际与裂缝相交的箍筋数量多于按45°计算的数量，箍筋承担的剪力增大。与无腹筋梁相比，大剪跨比（剪跨比为3）有腹筋梁中混凝土承担的剪力减小。在试验研究的基础上，收集了国内外369根有腹筋梁受剪承载力的试验数据，采用统计分析方法得到了有腹筋梁受剪承载力计算公式，其较GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》计算公式更加合理，计算结果也偏于安全。     

箍筋锈蚀钢筋混凝土柱受火后抗震性能试验研究及有限元分析

为研究箍筋锈蚀钢筋混凝土柱的火灾反应及其火灾后的抗震性能,设计并制作4根尺寸及配筋相同的钢筋混凝土柱,以锈胀裂缝为损伤指标,对混凝土柱的箍筋进行电化学加速锈蚀试验,得到箍筋不同锈蚀率的混凝土柱.对RC柱进行限时受火试验,研究箍筋不同锈蚀率的混凝土柱的高温反应.对历经高温的钢筋混凝土柱进行低周水平反复荷载试验,并利用AN...     

Seismic performance of reinforced concrete columns confined with two layers of stirrups

This paper presents an experimental study on seismic behavior of reinforced concrete columns confined with 2 layers of stirrups. Six specimens, namely, 3 square‐section columns and 3 circular‐section columns, were manufactured using 2 layers of high‐strength stirrups. They were tested under cyclic lateral loading. The main parameters under investigation were the cross‐section type and stirrup spacing. The seismic behavior of the test specimens was analyzed in terms of various factors: load–displacement relationship, strength and stiffness degradation, ductility, and dissipated energy. The test results indicate that in general, all tested specimens exhibited very ductile behavior and dissipated energy. They presented a flexural failure mode, and the strength and stiffness degradation of the postelastic stage was not obvious. The results also indicate that a DCS square‐section column exhibited lower lateral displacement capacity than that of a companion DCC circular‐section column with the same stirrup spacing. Furthermore, on the basis of principles of equilibrium and compatibility of strains as well as ACI code, we developed equations to estimate the seismic bending moment capacity, accounting for the confinement effect of 2 layers of high‐strength stirrups. The calculated solutions were then compared with the test results, and the relationships were observed with reasonable accuracy for engineering applications.     

焊接环式箍筋约束高强混凝土柱恢复力模型试验研究

对6个1/2比例焊接环式箍筋约束高强混凝土柱进行了低周反复加载试验,研究了轴压比和配箍率对柱变形性能和滞回特征的影响。通过试验结果的回归分析,以位移比、轴压比和配箍率等为主要参数,建立了卸载刚度和反复加载下的承载力退化率的计算式。在试验研究基础上,对滞回曲线特征进行了分析,并根据试验 P-Δ滞回曲线的特征,得到了柱恢复力模型。研究结果表明：采用由弹性、强化和承载力退化三阶段所组成的三折线型骨架曲线,可以反映焊接环式箍筋约束高强混凝土柱的恢复力特性,该骨架曲线按试验实测数据统计回归分析法以及截面条带分析法确定,其强化段和承载力退化段均考虑了轴压比和配箍率的影响。在试验研究基础上,建立了焊接环式箍筋约束高强混凝土柱剪力-侧移恢复力模型。分析和试验结果表明：所建立的恢复力模型能较好地反映不同轴压比与配箍率对柱的滞回规律特性的影响,可用于该类柱的抗震性能分析。     

锈蚀低矮钢筋混凝土剪力墙抗震性能试验研究

模拟近海大气环境对5榀不同设计参数的低矮RC剪力墙试件进行加速锈蚀试验，达到预期锈蚀目标后，对锈蚀试件进行拟静力试验，旨在研究不同水平分布筋间距和不同暗柱纵筋直径对锈蚀低矮RC剪力墙承载力、变形能力及剪切滞回特性等抗震性能的影响。结果表明:沿暗柱纵筋的锈胀裂缝较沿水平分布筋和暗柱箍筋的宽，而水平分布筋和暗柱箍筋的锈蚀率则比暗柱纵筋的大；随着水平分布筋间距的减小，锈蚀试件剪切破坏程度降低，剪切变形减小，而试件承载力、延性和耗能分别有不同程度的提高，其中以延性提高幅度最大；随着暗柱纵筋直径的增大，锈蚀试件受弯能力得到较大提升，剪切破坏程度增加，剪切变形增大，试件承载力、延性和耗能亦分别有不同程度的提高，其中承载力提高最多，延性和耗能提高相对较少。     

FRP-PVC管约束圆形截面钢筋混凝土组合柱滞回性能试验研究

6个FRP-PVC管约束圆形截面钢筋混凝土组合柱试件进行滞回性能试验,研究轴压比n、FRP横向包裹层数m和FRP类型对组合柱在低周往复荷载作用下的破坏模式、滞回特性、位移延性、能量耗散能力、承载力退化、刚度退化等性能的影响。试验结果表明,当外包FRP-PVC管开裂并退出工作时,试件承载力呈跳跃式下降,试件退化为钢筋混凝土柱,可将外包FRP-PVC管的开裂作为该类构件即将破坏的首次预警;所有试件的滞回曲线均较为饱满,捏缩现象不明显,滞回性能良好;试件的承载力退化不显著;轴压比的增大提高了试件的峰值荷载,同时延缓了刚度退化趋势,降低了试件的耗能能力;与BFRP包裹的试件相比,CFRP包裹试件的峰值荷载、耗能能力有所提高,刚度退化延缓;BFRP包裹层数的增加可以延缓试件刚度退化并提高其延性。