局部加劲钢套管加固钢筋混凝土柱的研究

本文介绍了一种改进的钢套管加固现有柱的方法,将薄钢板焊接成一个环箍套管,以提高柱的抗剪强度,然后可选择不同类型的约束部件(加劲元件)焊接在可能产生塑性铰的部位,以增加柱的延性。所提出的设计计算方法通过了5根1/3比例的模型柱试验验证,试验加载条件为在0.3Af'的固定轴力下,施加水平往复荷载。试验结果表明:局部加劲钢套管不仅可以预防脆性的剪切破坏,还可以大幅提高柱的延性,可使最大侧移率超过8%。该加固方法可使方形或矩形截面混凝土柱的强度与延性得到良好的改善。c     

高轴压比钢纤维超高强混凝土短柱延性的试验研究

试验旨在研究在较高轴压比条件下,钢纤维对超高强混凝土短柱抗震延性的改善作用。短柱试件的剪跨比均为2.0,强度为103.6~114.8MPa,钢纤维的体积含纤率分别为0.5%、1.0%、1.5%。采用简支梁加载图式进行了低周反复荷载试验。观测了试件在荷载作用下的开裂和破坏的发展过程,分析了不同钢纤维含量对短柱的破坏形态、滞回特性的影响。试验结果表明:未掺钢纤维的试件,在高轴压作用下,发生了脆性特征明显的剪切破坏,延性很差;随着钢纤维含量的增加,试件的破坏形态向具有一定延性特征的弯剪破坏转变;同时延性得到大大改善,位移延性和极限弹塑性位移角分别可最大增加50.2%、96.1%,最后给出了抗震设计条件下的最小钢纤维体积含纤率的建议值。     

Seismic retrofit of square reinforced concrete piers by ferrocement jacketing

An experimental investigation was conducted to strengthen shear deficient reinforced concrete columns using ferrocement jacketing. Three scale model specimens, identical to the actual bridge piers, were tested. One of the piers was tested under as-built condition while the other two were strengthened with layers of wire mesh before being tested. All the specimens were subjected to a simulated seismic loading and constant axial load. It was observed from the experimental results that the ferrocement-jacketed specimens exhibited enhanced stiffness, strength, energy dissipation and ductility and the mode of failure changed from brittle shear failure to a ductile flexural failure. The control specimens failed by shear at a relatively low lateral displacement. A finite element model was developed and the results obtained from the numerical analysis compared well with the experimental results. A design methodology for strengthening piers with square/rectangular columns with inadequate shear strength using ferrocement jackets is also presented.     

方钢管约束型钢混凝土短柱抗震性能试验研究

进行了3个剪跨比为1.5的方钢管约束型钢混凝土短柱和1个相同用钢量的型钢混凝土对比试件的拟静力试验研究,试件的主要变化参数为轴压比(0.3,0.4和0.5)。试验结果表明：轴压比为0.3的方钢管约束型钢混凝土柱的破坏模式为弯曲破坏,而轴压比为0.4和0.5的方钢管约束型钢混凝土柱的破坏模式为剪切破坏和粘结破坏相结合。相同用钢量条件下,方钢管约束型钢混凝土短柱的受剪承载力、延性、层间变形能力和耗能性能明显优于型钢混凝土柱。随轴压比的增加,方钢管约束型钢混凝土短柱的受剪承载力提高,但延性和极限变形能力降低。对钢管的弹塑性应力分析结果表明：水平荷载施加过程中,发生弯曲破坏试件的钢管不屈服,而发生剪切破坏试件的钢管在下降段屈服。图8表2参13     

钢-聚丙烯混杂纤维混凝土柱抗震性能试验研究

考虑纤维种类、轴压比、剪跨比、配筋率等因素,设计制作22根钢-聚丙烯混杂纤维混凝土框架柱试件,通过低周反复荷载试验研究柱的抗震性能。基于实测的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线及破坏形态,探讨纤维种类等因素对试件耗能能力和延性的影响规律,建立钢-聚丙烯混杂纤维混凝土柱位移延性系数计算公式。结果表明,钢-聚丙烯混杂纤维在增强柱耗能能力方面优于钢纤维或聚丙烯纤维,并随轴压比的增大,其发挥作用越明显;剪跨比、纵筋配筋率和配箍率对混杂纤维混凝土柱耗能能力和延性的影响与普通混凝土柱类似,随其增大而提高。     

圆钢管约束钢筋混凝土短柱抗震性能试验研究

进行了3个剪跨比为1.5的圆钢管约束钢筋混凝土短柱和1个钢筋混凝土对比试件的拟静力试验研究,试验中的主要参数为轴压比(0.35,0.45和0.55)。试验结果表明：钢筋混凝土短柱的破坏模式为剪切破坏,延性和变形能力很差;圆钢管约束钢筋混凝土短柱的破坏模式为弯曲破坏,延性和变形能力优越。外包钢管对核心混凝土的约束作用限制了核心混凝土的受剪开裂,改变了钢筋混凝土短柱的破坏模式,显著提高了钢筋混凝土短柱的受剪承载力、延性、变形能力和耗能性能。随轴压比的提高,圆钢管约束钢筋混凝土短柱的水平承载力提高,延性系数降低,但轴压比对圆钢管约束钢筋混凝土短柱的极限变形能力无明显影响。对钢管的弹塑性应力分析结果表明：水平荷载施加过程中,钢管并未受剪屈服。根据试验结果建立了圆钢管约束钢筋混凝土短柱的荷载-位移恢复力模型,提出了设计建议,可为工程实践提供参考。图10表2参12     

使用预拱钢板对矩形预应力混凝土柱进行轴向加固

钢套常用于钢筋混凝土(RC)柱加固。之前的试验研究评估了钢套柱的延性和抗剪性能。然而,实践中常使用预压轴向荷载对RC柱进行加固。尚未对预应力引起的传统柱和新型套管之间的应力滞后效应进行研究。使用一种简单的新型卸载方法,利用预拱钢板提高预应力RC柱的轴向承载力,试验证明该方法能够有效提高RC柱的轴向承载力。提出相应理论模型来计算钢板加固柱的轴向承载力,将模型的预测结果与试验结果相比较,验证了该模型的准确性。     

圆CFRP-钢复合管约束高强混凝土短柱轴压试验研究

为研究圆CFRP-钢复合管约束高强混凝土短柱轴压受力性能,进行了6个CFRP-钢复合管约束高强混凝土（CFRP-steel composite tubed high-strength concrete,C-STC）柱和2个CFRP约束高强混凝土（CFRP-confined high-strength concrete,CC）柱、1个钢管约束高强混凝土（steel tubed high-strength concrete,STC）柱对比试件的轴压试验研究,得到了试件轴向荷载-位移曲线和CFRP及钢管的应变。结果表明：C-STC柱在轴压荷载作用下发生剪切破坏;约束模式对其前期刚度影响较小,相同CFRP层数的C-STC柱和CC柱的荷载-位移曲线第二线性段斜率近似相等;随着CFRP层数增多,短柱承载力和变形能力均能得到提高;钢管应力分析表明,STC柱钢管在峰值荷载附近屈服,C-STC柱钢管约在荷载-位移曲线第二线性段起点处屈服,钢材强度得到充分发挥。结合试验结果对已有文献中约束混凝土强度计算模型进行验证,并给出了建议的C-STC柱承载力计算式。     

基于简化修正压力场理论的钢筋混凝土柱荷载-变形分析

基于简化修正压力场理论对钢筋混凝土柱抗剪机理进行了分析,并考虑核心混凝土膨胀对箍筋抗剪承载力贡献的影响,计算了骨料咬合作用及受压区的抗剪承载力贡献,获得受拉区和受压区的抗剪强度,从而建立箍筋屈服后柱构件抗剪强度计算方法;结合传统截面纤维分析法,同时引入弯曲变形、剪切变形及滑移变形3种变形分量,在箍筋屈服前对柱构件进行抗弯分析,最终得出压弯剪作用下钢筋混凝土柱荷载-变形曲线,并与所收集的15个钢筋混凝土柱低周反复试验结果进行了对比。研究结果表明:采用该方法计算的荷载-变形曲线与试验骨架曲线吻合较好,对发生弯曲破坏、弯剪破坏及剪切破坏3种不同破坏类型的钢筋混凝土柱均有较好的分析效果,可用于压弯剪作用下钢筋混凝土柱的荷载-变形分析。     

CFRP围束加固量对钢筋混凝土柱力学性能的影响

通过ANSYS试验对18根低周反复荷载作用下碳纤维布加固混凝土柱的抗震性能和延性进行数值分析.探讨了轴压比、碳纤维围束加固量对加固钢筋混凝土柱的破坏特征、受力性能及破坏机理的影响.试验表明,碳纤维布加固钢筋混凝土柱具有明显的效果,位移滞回性能、加固柱的抗震性能和延性得到明显改善.     

外套钢管混凝土加固RC柱技术研究进展

外套钢管混凝土加固法兼具了增大截面加固法和外包(粘)钢加固法的优点,并利用钢管混凝土组合结构的优良受力特性,可显著改善结构柱的受力性能。近年来,该加固方法得到了大量研究,且该技术在实际工程中亦有诸多应用,表现出了很好的使用前景。为更好地促进该加固技术的理论研究与工程应用,对近年来有关外套钢管混凝土加固RC短柱的轴压、偏压和抗震性能及相应复合加固中长柱轴压性能的研究进展进行综述,分析已有的研究成果,并对后续的研究方向给出建议。研究表明:该复合加固法可以大幅提高被加固RC柱在各种受力工况下的承载力和刚度,并能显著改善其延性;但有关外套钢管混凝土加固柱的力学性能和设计方法等有待深入研究,应进一步通过试验和数值模拟等手段,研究截面形状、二次受力、原柱受损、加固材料和界面等因素对复合加固柱受力性能的影响;加固材料的设计强度取值、加固柱长期力学性能和外套钢管混凝土加固柱的抗震设计方法等应是理论研究及工程应用的关注重点。     

高轴压比PVA纤维超高强混凝土短柱延性的试验研究

试验旨在研究在较高轴压比条件下,高弹模PVA纤维对超高强混凝土短柱抗震延性的改善作用。制作剪跨比为2.0的短柱试件,强度为103.6～112.1MPa,PVA纤维的体积含纤率分别为0.17%、0.33%、0.5%。采用简支梁加载图式进行低周反复荷载试验。观测试件在荷载作用下的开裂和破坏的发展过程,研究不同PVA纤维含量短柱的破坏形态、滞回特性,得到短柱的开裂荷载和峰值荷载。试验结果表明:未掺PVA纤维的试件,在高轴压作用下,发生脆性特征明显的剪切破坏,延性很差。随着PVA纤维含量的增加,试件的破坏形态向具有一定延性特征的弯剪破坏转变,并且开裂荷载和峰值荷载得到大大提高,提高的幅度分别为12.8%～31.1%、13.2%～29.9%;同时抗震延性得到大大改善,位移延性和极限弹塑性位移角分别增加了19.5%～33.6%、42.3%～53.8%。最后给出满足一定位移延性和极限弹塑性位移角的抗震设计要求的最小PVA纤维体积含纤率的建议值。     

冷弯薄壁型钢-钢板剪力墙抗震性能试验研究

为研究冷弯薄壁型钢-钢板剪力墙结构的抗震性能,对冷弯薄壁型钢边柱内置薄钢板剪力墙进行低周往复加载试验,对比不同边柱截面厚度及截面形式对其抗震性能的影响。试验中得到了冷弯薄壁型钢-钢板剪力墙的破坏形态、荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、荷载及位移特征值,并对结构的破坏特征、延性、耗能能力、承载力及刚度退化进行分析。结果表明:冷弯薄壁型钢-钢板剪力墙具有良好的抗震性能;增加边柱截面厚度及选用帽形边柱均可提高剪力墙的承载力、刚度及耗能性能。计算3个试件受剪承载力设计值和弹性抗侧刚度,其值均高于常用冷弯薄壁组合墙体的;结合破坏特征提出冷弯薄壁型钢-钢板剪力墙3个受力阶段;边柱对剪力墙破坏起控制因素,工程设计中应保证边柱承载能力,宜采用"强边柱、弱钢板"的设计理念。     

设置加劲肋的双层钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

为研究设置加劲肋的双层钢板-混凝土组合剪力墙的抗震性能,对5个试验轴压比为0.4的模型试件进行了恒轴力下的拟静力试验。通过改变加劲肋、中部钢管混凝土暗柱的布置形式,研究该组合剪力墙在水平反复荷载作用下的破坏机理、滞回性能、变形能力以及耗能能力。试验结果表明：试件破坏时底部墙体钢板均发生了屈曲,呈现典型的压弯破坏特征;试件具有良好的延性和耗能能力;在双层钢板-混凝土组合剪力墙中仅设置纵向加劲肋对承载力提高不明显,仅设置横向加劲肋可以略提高试件的承载力,而双向加劲肋的设置将较明显提高试件的承载力;在双层钢板-混凝土组合剪力墙中部增设钢管混凝土暗柱可以较为明显地改善试件的承载力与延性。     

Experimental behaviour of steel fiber high strength reinforced concrete and composite columns

This paper presents experimental behaviour of eccentrically loaded plain and steel fiber high strength reinforced concrete and concrete-encased composite columns. In the experimental study, a total of 32 square section both reinforced concrete and composite column specimens were fabricated at 0, 0.5, 0.75 and 1.0% volume fractions of steel fiber contents to examine the effects of steel fibers on column behaviour. Besides this, the composite columns were constructed and tested using almost the same conditions with reinforced concrete columns to investigate the column experimental behaviour. The complete load−deflection behaviour and strength of column specimens were obtained and the results were discussed in the study. In addition, the column specimens were analysed based on a theoretical method considering the nonlinear behaviour of the materials. The presented experimental study indicates that the inclusion of steel fibers in the range 0.75 to 1.0% volume fraction improves confinement and ductility features of high strength reinforced concrete and composite columns significantly.     

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。     

CFRP加固高强混凝土方柱的延性性能试验分析与计算

为了研究碳纤维增强复合材料(CFRP)加固高强混凝土方柱的抗震性能,对13个高强混凝土方柱进行低周反复荷载试验,研究了试件破坏形态、滞回特性、骨架曲线、耗能能力和延性等抗震性能,探讨了轴压比、剪跨比、CFRP加固量对高强混凝土方柱延性性能的影响,给出了计算CFRP布有效约束系数和位移延性系数的公式。结果表明:随着轴压比增大、剪跨比减小,试件耗能能力和延性降低;横向包裹CFRP布可以显著改善高强混凝土方柱耗能能力和延性;与未加固试件相比,横向包裹CFRP布对轴压比较大或剪跨比较小试件的延性提高效果更为显著;随着加固量的增加,试件的耗能能力和延性增大,但增加幅度逐渐降低。     

CFRP加固高强混凝土柱抗剪性能的分析研究

利用碳纤维改善混凝土结构的抗剪性能是一种有效的加固方法。通过试验和有限元分析方法对碳纤维布改善高强混凝土柱的抗剪性能进行了分析研究。考虑了轴压比、纤维布粘贴方式、纤维布用量对加固效果的影响。试验结果表明,加固后柱的承载力得到提高,延性得到改善。有限元分析结果与试验结果吻合较好,试件的抗剪性能在用碳纤维布加固后得到了明显提高,验证了碳纤维抗剪加固方法的有效性,说明了分析中合理采用有限元模型,可以较好地预测碳纤维加固混凝土柱抗剪受力性能,为今后进行相关的有限元分析提供参考。     

钢管高强混凝土组合柱的受剪性能及承载力计算

为了研究钢管混凝土组合柱的受剪机理及承载力,以剪跨比、箍筋形式、体积配箍率、轴压比和钢管尺寸为变化参数,设计了12个钢管高强混凝土组合柱进行受剪性能试验,分析组合柱的破坏过程及形态、荷载-位移曲线、荷载-应变曲线、变形以及承载力等受力性能的变化规律.研究表明:组合柱破坏形态受剪跨比和箍筋形式的影响显著,除剪跨比1.5的...     

Seismic behavior and shear strength of tubed RC short columns

Reinforced concrete (RC) short columns are vulnerable to brittle shear failure during an earthquake. The objective of this research is to evaluate the performance enhancement of RC short columns tubed with circular or square tubes. Eight short columns were tested under combined constant axial load and cyclic lateral load. The tested specimens included three circular tubed RC (CTRC) columns and three square tubed RC (STRC) columns. Two common RC short columns including one circular RC column and one square RC column were also tested as control specimens. The test results indicated that common RC short columns suffered brittle shear failure with little ductility, while the ductility of tubed RC short columns was excellent due to the effective confinement of the outer thin tube to the core concrete. The lateral load strength of CTRC short columns increases with the increasing of axial load ratio, while the axial load ratio has little effect on the plastic deformation capacity of CTRC short columns. The shear strength increases with increasing of axial load ratio, while the plastic deformation capacity decreases with increasing of axial load ratio for STRC short columns. A circular tube prevents the core concrete from shear failure more effectively than a square tube for the tubed RC short columns. A modified ACI design method is adopted to calculate the nominal shear strength of STRC columns as well as CTRC columns based on the test and analysis results.