塑性铰区碳纤维约束高强混凝土圆柱抗震性能的试验研究

对6根剪跨比为3.5的碳纤维约束柱及2根未约束的对比柱进行了伪静力试验研究,考察了轴压比、碳纤维包裹方式、混凝土强度等参数对碳纤维约束高强混凝土圆柱破坏机理及抗震性能的影响规律。试验结果表明,高轴压比下高强混凝土圆柱在塑性铰区采用碳纤维约束后的破坏形态主要表现为弯曲破坏模式,柱的承载力和延性得到较大提高;对于剪跨比大于3的高强混凝土圆柱,当塑性铰区碳纤维布包裹长度为1.2D~1.8D(D为柱直径)范围内时,其抗震性能即可达到较好的效果,且对较高强度等级混凝土的约束效果更好。     

高强箍筋约束高强混凝土柱的轴压比限值研究

为了研究高强箍筋约束高强混凝土柱的抗震性能及轴压比限值,进行了10个高强箍筋约束高强混凝土柱在高轴压比下的低周反复水平加载试验。通过理论推导和对大量试验数据的回归分析,提出在不同抗震等级下高强箍筋约束高强混凝土柱的轴压比限值。研究结果表明:当体积配箍率大于1.2％时,高强复合箍筋约束高强混凝土柱在高轴压比（甚至轴压比超限）下,其位移延性系数均能满足大于等于3的抗震要求,即密配高强箍筋是保证高强混凝土框架柱在高轴压比下具有良好延性性能以及提高其轴压比限值的有效措施。     

600 MPa级钢筋混凝土短柱抗震性能研究

为了研究高强钢筋混凝土短柱的抗震性能,设计了7根配置高强箍筋的混凝土短柱进行拟静力试验,研究构件的破坏过程、破坏模式,分析了轴压比、箍筋强度、箍筋间距及箍筋形式对其滞回曲线、耗能能力、骨架曲线以及延性的影响。研究结果表明:配置600 MPa级高强箍筋的混凝土短柱破坏形态皆为弯剪型破坏;轴压比是影响抗震性能的主要因素之一,在高轴压比下构件破坏时,大部分构件高强箍筋在位移控制阶段发生屈服,说明配置高强箍筋的混凝土短柱具有良好的延性和耗能能力。     

高强螺旋箍筋约束混凝土柱抗震性能试验

为了研究高强螺旋箍筋约束混凝土柱的抗震性能,完成了2个普通箍筋混凝土柱及2个高强螺旋箍筋约束混凝土柱足尺模型的低周反复荷载试验,描述了高强螺旋箍筋约束混凝土柱的破坏过程及破坏形态,分析了高强螺旋箍筋约束混凝土柱的滞回曲线、骨架曲线、延性性能和耗能能力.结果表明:轴压比是影响试件延性性能的主要因素之一;高强螺旋箍筋约束混凝土柱在高轴压比作用下对框架柱延性性能及耗能能力提高的效果非常明显;在轴压比相同的条件下,高强螺旋箍筋约束混凝土柱滞回曲线饱满且无捏缩现象,量纲一的骨架曲线下降段平稳,延性性能较好.     

配置高强钢筋混凝土短柱抗震性能研究

为了研究配置HRB600高强箍筋混凝土短柱的抗震性能,论文对11根配置HRB600高强箍筋混凝土短柱进行拟静力加载试验,研究箍筋强度、箍筋间距、箍筋直径、箍筋形式、轴压比对混凝土短柱抗震性能的影响。配置HRB600级高强箍筋的混凝土短柱破坏形态皆为弯剪型破坏,轴压比是影响抗震性能最主要的因素之一,在高轴压比下密配高强箍筋的混凝土短柱仍然具有良好的延性、耗能能力;井字箍和八角箍抗震性能相差不大,而矩形箍的抗震性能比前两者都差很多;在一定配箍范围内不同箍筋参数的混凝土构件承载能力相差不大。     

预应力碳纤维条带加固高轴压比混凝土圆柱抗震性能试验研究

为了研究预应力碳纤维条带加固高轴压比混凝土圆柱的抗震性能,进行了7个钢筋混凝土圆柱试件的低周反复荷载试验,其中1个为设计轴压比0.82的未加固对比柱试件,另外6个为不同高轴压比下的预应力碳纤维条带加固柱试件,主要考虑了环向预应力和轴压比两种参数对加固柱抗震性能的影响。研究结果表明：采用预应力碳纤维条带加固高轴压比混凝土圆柱后,其承载力、延性性能、耗能能力均有大幅度提升;预应力纤维条带提供的环向主动约束力能够有效抑制斜向剪切裂缝的开展,加固后高轴压比圆柱呈现出弯曲破坏特征;采用试验数据回归分析方法,得到了预应力碳纤维条带加固混凝土圆柱极限荷载点位移 Δm计算式,计算结果与试验结果吻合较好。     

高强箍筋约束高强混凝土柱抗震性能试验研究

通过10个高强箍筋约束高强混凝土柱在高轴压比下的低周反复水平加载试验,研究该类构件的破坏过程、破坏形态、滞回曲线和延性性能,分析箍筋的应力及其强度发挥水平,并与普通强度箍筋的约束效果进行对比。结果表明,在高轴压比下,该类型柱的滞回曲线仍呈稳定丰满的梭形,具有较好的延性性能、耗能能力和较强的抗倒塌能力,即密配高强箍筋是保证高强混凝土框架柱在高轴压比下具有良好延性性能以及提高其轴压比限值的有效措施;大部分试件破坏时,其高强箍筋已经屈服,箍筋强度可以得到比较充分的发挥,从而达到比较好的约束效果;此外,在同等条件下与普通强度箍筋柱相比,高强箍筋高强混凝土柱其滞回曲线较为丰满、稳定,有较大的塑性耗能能力,延性显著增加,约束效果明显优于普通箍筋。     

塑性铰区采用纤维增强混凝土柱抗震性能试验研究

为了提高钢筋混凝土柱的抗震性能,考虑在其潜在的塑性铰区采用纤维增强混凝土(FRC)代替普通混凝土。设计6个剪跨比为3、柱内箍筋配置较少的钢筋混凝土柱试件,其中5个试件的潜在塑性铰区采用了FRC,另外1个试件的潜在塑性铰区未采用FRC,并对其进行拟静力试验。通过改变FRC区高度和强度以及柱轴压比,观测试件在低周反复水平荷载作用下的裂缝开展和破坏过程,研究其滞回特性、变形能力及耗能能力。结果表明,与普通钢筋混凝土柱相比,塑性铰区采用FRC且柱内箍筋配置较少的柱,其破坏形态为纵向受力钢筋屈服后的剪切破坏,具有较好的变形能力和损伤容限;在材料强度、柱轴压比不变时,FRC区高度增加1倍,位移延性系数、极限位移角分别提高45%和21%,耗能能力提高81%;局部使用FRC可以减少约束箍筋和抗剪箍筋用量。     

塑性铰区采用纤维增强混凝土柱抗震性能试验研究

为了提高钢筋混凝土柱的抗震性能,考虑在其潜在的塑性铰区采用纤维增强混凝土(FRC)代替普通混凝土。设计6个剪跨比为3、柱内箍筋配置较少的钢筋混凝土柱试件,其中5个试件的潜在塑性铰区采用了FRC,另外1个试件的潜在塑性铰区未采用FRC,并对其进行拟静力试验。通过改变FRC区高度和强度以及柱轴压比,观测试件在低周反复水平荷载作用下的裂缝开展和破坏过程,研究其滞回特性、变形能力及耗能能力。结果表明,与普通钢筋混凝土柱相比,塑性铰区采用FRC且柱内箍筋配置较少的柱,其破坏形态为纵向受力钢筋屈服后的剪切破坏,具有较好的变形能力和损伤容限;在材料强度、柱轴压比不变时,FRC区高度增加1倍,位移延性系数、极限位移角分别提高45%和21%,耗能能力提高81%;局部使用FRC可以减少约束箍筋和抗剪箍筋用量。     

BFRP加固高轴压比低强混凝土圆柱抗震性能研究

为研究纤维增强复合材料（FRP）加固高轴压比低强混凝土配筋圆柱的抗震性能,对6根加固柱和3根对比柱进行了低周反复侧向加载试验.结果表明：加固柱的破坏为弯曲破坏,构件的承载力、延性和耗能能力显著改善,对高轴压比低强混凝土柱的加固效果最好;在相同侧向约束应力下,玄武岩纤维布和碳纤维布加固柱承载力相近,但玄武岩纤维布加固柱延性和耗能能力更高.基于试验数据进行回归分析,提出了更广泛轴压比和混凝土强度范围下加固圆柱的峰值荷载和位移延性系数计算式.     

Seismic behavior of wide-flange steel column with confined potential plastic hinge

This experimental project investigates and validates an innovative method to confine the potential plastic hinge zone of hot-rolled H-shape (or wide-flange) steel column for improved seismic behavior. Based on fundamental mechanics, the concept aims at controlling the local buckling of the flange and web elements of the H-shape steel in the potential plastic hinge region of a column. In the experimental program, six model columns were tested under constant axial load and cyclic lateral forces acting in either the weak or the strong axes. Compared with the conventional H-shape steel model columns, the model columns with their potential plastic hinge zone confined by either steel strips or reinforced concrete cover, exhibited excellent seismic performance with large ductility. Analytical efforts to compare with the test results were also made using simple moment-curvature analysis.     

Experimental investigation on seismic performance of corroded steel columns in offshore atmospheric environment

This paper presents an experimental and numerical study on seismic performance of corroded steel columns in offshore atmospheric environment. Indoor artificial‐climate accelerated tests on six steel columns and 48 tensile coupons were implemented first. And then the tensile tests were performed to obtain the functional relationships between mechanical properties and mass loss rate for Q235B steel subjected to corrosion. Low‐cyclic reversed loading tests were conducted on six steel columns with different corrosion levels. The influence of corrosion level and axial compression ratio on the failure modes, hysteretic behavior, ductility, stiffness degradation, energy dissipation capacity, the moment–curvature relationships of the plastic hinge region, and equivalent plastic hinge length of the samples were analyzed and discussed. The test results indicate that within a certain range, an increase in corrosion level or axial compression ratio tends to decrease the bearing capacity, deformation capacity, and energy dissipation capacity of steel columns. The axial compression ratio plays an important role in determining the plastic hinge length of steel columns, but the corrosion level has no regular influence on the plastic hinge length. Furthermore, a finite element mode was established. The finite element predictions are in good agreement with the corresponding test results.     

Retraining local and global buckling behavior of steel plastic hinges using CFRP

Carbon fiber-reinforced polymer (CFRP) composites have been shown to be particularly well suited for external strengthening of reinforced concrete members. However, there is limited information about how they can be used to strengthen steel structures that are susceptible to local and global instabilities. This paper discusses test results of full-scale steel flexural specimens subjected to reversed cyclic loading, some of which are wrapped with CFRP in the plastic hinge region. The main variables investigated are lateral bracing, to study the effect of CFRP wrapping on local buckling and lateral torsional buckling, wrapping scheme, and number of layers of fibers. The test results show that application of CFRP in the plastic hinge region of flexural members has substantial benefits. In particular, the CFRP wraps can increase the size of the yielded plastic hinge region, slow down the occurrence of local buckling, and delay lateral torsional buckling. These benefits reduce strain demands in the critical plastic hinge region and substantially improve energy dissipation capacity within the plastic hinge region.     

局部约束方钢管混凝土柱约束件设计方法

提出了一种新型方钢管混凝土柱结构形式 :局部约束方钢管混凝土柱。它通过在方钢管混凝土柱的塑性铰区域设置局部约束以有效提高柱在往复荷载作用下的延性 ,克服传统方钢管混凝土柱由于局部屈曲而导致的延性不足的抗震缺陷。建立了约束件设计的塑性铰模型 ,应用该模型设计了 4个分别采用钢板、钢带和角钢约束件的约束钢管混凝土试件 ,并进行了往复荷载试验。试验结果表明 :局部约束可有效提高柱的延性 ,增加柱的耗能能力 ;同时说明了该设计方法的有效性。     

拉筋接触方式对高轴压比钢管混凝土柱抗震性能影响试验研究

高轴压比下的钢管混凝土柱抗震性能较差,端部拉筋能够有效提高钢管混凝土柱的抗震能力,但拉筋与钢管壁焊接施工困难,不利于工程应用.为了研究拉筋笼与钢管壁间接触方式对钢管混凝土柱整体抗震性能的影响,通过对2个圆形和4个方形截面高轴压比端部带拉筋的钢管混凝土柱进行水平低周往复荷载作用下的试验研究,分析不同接触方式对其破坏形态、...     

碳纤维增强复合材料约束矩形空心墩抗震性能试验研究

为了研究纤维增强复合材料(FRP)约束钢筋混凝土(RC)空心截面桥墩的抗震性能,对水平单向和双向荷载作用下,剪跨比分别为4和8的CFRP约束RC矩形空心墩进行拟静力试验。分析不同试件的破坏形态、滞回曲线、水平力和位移延性。结果表明:通过CFRP布环包约束试验空心墩的塑性铰区,可降低墩柱的破坏位置、减轻损伤程度,并改变剪跨比较小墩柱的破坏形态;明显改善水平双向荷载作用下剪跨比较大矩形空心墩的滞回性能和延性,但是对水平力的提高小于20%。     

复合加固矩形木柱受压应力应变模型

为了研究钢筋加固量、碳纤维布包裹方式等对内嵌钢筋外包碳纤维布复合加固矩形木柱受压应力应变关系的影响,基于27根方木柱和9根矩形木柱的轴心受压试验结果,提出了碳纤维布约束矩形木柱的强度计算方法,推导了复合加固矩形木柱的承载力计算公式,并在此基础上提出了复合加固矩形木柱受压三折线应力应变本构关系模型.基于这种模型计算得到的木柱受压应力应变曲线与试验值吻合较好,从而验证了内嵌钢筋外包碳纤维布复合加固矩形木柱受压三折线应力应变模型的适用性.     

预应力CFRP布加固负载混凝土柱轴心受压性能研究

为开展轴心压力作用下预应力碳纤维增强复合材料（CFRP）布加固负载圆形截面混凝土短柱力学性能研究,设计制作了11根圆形截面混凝土短柱,其中1根普通混凝土柱为对比柱,其余10根混凝土柱在负载与非负载2种情况下分别利用预应力CFRP布或非预应力CFRP布进行加固。通过轴心加载试验,获得了各试件极限荷载、轴向变形、材料应力变化等试验数据。基于试验数据分析了试件轴心压力作用下的力学性能。结果表明:与普通混凝土柱相比,利用预应力CFRP布加固的负载混凝土柱在二次受力过程中其屈服荷载有显著提高,且提高幅度与CFRP布预应力水平成正比,但极限承载力与CFRP布的预应力水平无关;利用预应力CFRP布加固的负载混凝土柱延性性能有显著提高。     

低周反复荷载下高轴压比RC框架柱的研究

通过对７个常规框架柱试件在低周反复荷载下所进行的试验,重点研究了高轴压比下框 架柱的抗震性能以及轴压比的变化对框架柱滞回特性的影响。在对试件总体变形及塑性铰区域 局部变形量测结果统计分析和简化计算的基础上,研究了塑性铰区域的弯曲变形、剪切变形和节 点区钢筋的粘结滑移所产生的侧移在框架柱的总侧移中所占的比例及其规律。