圆形钢管地聚合物再生混凝土短柱轴压力学性能试验研究

以再生骨料取代率为主要参数,完成了6根圆形钢管地聚合物再生混凝土短柱和2根圆形钢管地聚合物普通混凝土短柱在轴压作用下的试验研究。基于试验结果,考察了试件的破坏模式、荷载-变形关系曲线、极限承载力、延性等,结果表明:圆形钢管地聚合物再生混凝土和普通钢管混凝土的破坏模式无明显差异。与钢管混凝土试件相比,圆形钢管地聚合物再生混凝土的荷载-变形关系曲线下降段更为平缓。随着再生骨料取代率的增大,试件极限承载力随之降低,而延性有提高的趋势。最后,采用现有规范提供的普通钢管混凝土设计公式对试验实测的极限承载力进行计算比较,结果表明现有规范的计算结果均偏于安全。     

玻璃纤维管再生混凝土柱轴心重复受压试验研究

为研究玻璃纤维管再生混凝土柱的轴压性能,对7根不同直径的圆形截面玻璃纤维管再生混凝土柱进行了轴向重复受压试验,分析了其破坏过程及破坏形态、特征荷载和位移、荷载-位移曲线、荷载-应变曲线、荷载-残余位移曲线和骨架曲线.结果表明:截面直径较小的试件发生剪切破坏,截面直径较大的试件发生环向破坏,最终内部混凝土被压溃,各试件截面规整且均未发生扭曲破坏;玻璃纤维空管的承载力相对较低,破坏时属于脆性破坏;随着试件直径的增大,试件的轴压承载力和刚度逐渐增大;玻璃纤维管再生混凝土柱极限承载力相比玻璃纤维空管显著提高,在重复荷载作用下,玻璃纤维管再生混凝土柱具有较好的延性和耗能能力.     

冻融循环-酸雨锈蚀交替作用后圆钢管混凝土轴压短柱力学性能分析

基于材料强度折减及钢管壁厚折减的方法,对冻融循环-酸雨锈蚀交替作用后圆钢管混凝土轴压力学性能采用有限元法进行了研究。基于合理的有限元分析模型,对冻融循环-酸雨锈蚀交替作用后圆钢管混凝土柱的破坏模态、轴向荷载-位移关系、钢管与混凝土相互作用进行了分析,研究了含钢率、截面尺寸、钢管屈服强度、混凝土轴心抗压强度以及冻融循环-酸雨交替次数对试件轴压极限承载力的影响。结果表明:有限元模拟结果与试验结果吻合良好,验证了模型的有效性; 冻融循环-酸雨锈蚀交替作用后轴压圆钢管混凝土短柱的破坏模态与普通试件相似,轴向荷载-位移曲线变化趋势一致,试件均为塑性破坏; 圆钢管混凝土轴压短柱随冻融循环-酸雨锈蚀交替次数的增加,材料性能劣化严重,外钢管对核心混凝土约束作用减弱,试件极限承载力明显下降。     

钢管自应力自密实高强混凝土中长柱受压性能试验研究

为提高钢管内混凝土的密实度,减小混凝土的收缩,以保证钢管与混凝土更好地工作,满足实际工程需要,文中提出采用钢管自应力自密实高强混凝土柱,考虑初始自应力、长细比和混凝土强度等因素的影响,设计制作16个钢管自应力自密实高强混凝土中长柱试件,通过轴心受压试验,考察试件的破坏形态,实测试件的荷载-纵向变形曲线、荷载-挠度曲线和极限承载力,分析了各参数对试件轴心受压力学性能的影响。研究表明：大部分中长柱的破坏形态均为弯曲失稳破坏;初始自应力提高5MPa,钢管自应力自密实高强混凝土中长柱极限承载力提高19%,并改善了延性;长细比由5增大至12,试件的极限承载力降低16.9%;混凝土强度提高36.3%,钢管自应力自密实高强混凝土中长柱极限承载力提高16.3%。基于试验结果,参考国内相关规范,建立钢管自应力自密实高强混凝土中长柱轴心受压稳定承载力计算公式,可供工程设计参考。     

高温后方钢管再生混凝土偏压柱受力性能试验

对9个方钢管再生混凝土偏压柱在火灾(高温)处理后再进行静力单调加载试验,考察再生粗骨料取代率、最高恒温温度2个变化参数,对试件极限承载力、刚度、位移延性和耗能能力的影响,得到试件受力的全过程和试件破坏形态,获取了极限承载力、荷载-变形曲线、截面应变分布等数据。研究结果表明:高温后方钢管再生混凝土偏压柱受力破坏过程和形态与普通钢管混凝土相似,均经历了弹性阶段、屈服阶段和破坏阶段;温度对方钢管再生混凝土偏压柱的力学性能有显著影响,随着温度的升高,试件的极限承载力、抗压刚度明显降低;而再生粗骨料取代率的变化对试件的力学性能影响不大。     

钢管混凝土短柱的抗震性能和抗剪强度分析

钢管混凝土短柱在地震中易遭受脆性剪切破坏。为评估圆形或方形钢管短柱的性能,对轴向恒载和侧向往复荷载组合作用下的8个短柱构件进行了测试。测试的构件包括3个圆形钢管柱和3个方形钢管柱,另外2个为普通钢筋混凝土短柱(其中一个为圆形柱,另一个为方柱)。试验结果表明:普通钢筋混凝土短柱在遭受脆性剪切破坏时延性很差,但由于外层薄钢管对核心混凝土的包裹作用,使得钢管混凝土短柱的延性明显增强。圆形钢管混凝土短柱的侧向承载强度随着轴向加载率的增大而增大,但轴向加载率对其塑性变形能力的作用不大。对于方形钢管混凝土短柱,抗剪强度会随着轴向加载率的增大而增大,但塑性变形能力会随着轴向加载率的增加而减小。钢管混凝土短柱中,圆形钢管比方形钢管能更有效地防止核心混凝土发生剪切破坏。基于试验和分析结果,采用了改进的ACI设计方法来计算方形和圆形钢管柱的名义抗剪强度。     

带开孔损伤方钢管混凝土柱轴压性能试验研究

为了研究带开孔损伤方钢管混凝土柱的破坏机理,设计了9个试件进行轴心受压试验研究,主要考虑开孔损伤率、混凝土强度等级、长细比3个变化参数,通过试验观察了试件的受力全过程及破坏形态,获取带开孔损伤方钢管混凝土柱的破坏机制、荷载-位移以及荷载-应变全过程曲线,并对其进行极限承载力的理论分析。研究结果表明,带开孔损伤方钢管混凝土柱的破坏形态表现为开孔处钢管撕裂和试件局部鼓曲破坏;混凝土强度等级对试件的荷载-位移曲线的形状影响不明显,但随着混凝土强度的提高,试件的承载力有较大的提升;试件表现出良好的延性,小开孔损伤时(体积开孔损伤率0.7%、截面开口损伤率2.5%),对方钢管混凝土柱的承载能力和变形性能影响较小。最后提出了带开孔损伤方钢管混凝土柱的极限承载力计算方法,研究结果可为相关学科的科学研究和工程应用提供参考。     

自密实微膨胀混凝土填充钢套管加固RC柱的轴压性能实验研究

为了研究自密实微膨胀混凝土填充钢套管加固柱轴心抗压性能,制作了1根未加固的普通钢筋混凝土柱和3根不同钢管厚度的加固柱,考虑钢管厚度和初始应力的影响,进行轴压试验。观察试验柱试验现象,记录极限荷载、试验柱竖向变形和钢管中部应变变化情况,并绘制荷载-位移曲线和荷载-应变曲线。试验结果表明:采用自密实微膨胀混凝土夹层的钢套管加固可显著提高RC柱的极限荷载、延性和刚度;随着钢管厚度的增大,加固柱的极限荷载和延性大幅增大。     

侧向冲击作用下钢管混凝土柱动力响应 试验研究及计算方法

为了揭示钢管混凝土柱在侧向冲击荷载作用下的破坏机理,完成了7个钢管混凝土柱和1个部分填充钢管混凝土柱以及1个空钢管柱的水平横向冲击试验,考虑了冲击速度、冲击质量、冲击能量以及柱端约束等关键因素对钢管混凝土柱侧向冲击动力响应的影响。结果表明：与空钢管柱比较,钢管混凝土柱和部分填充钢管混凝土柱在侧向冲击荷载下的抗冲击承载力、抗变形能力提高显著;一端固支一端简支的钢管混凝土柱易发生受剪破坏,而悬臂柱则发生根部弯曲破坏;钢管混凝土柱的冲击力和残余位移均随着冲击速度、冲击能量的增大而显著增大。结合现行钢管混凝土结构设计规范,通过引入动力放大系数R和能量吸收比k提出了钢管混凝土结构柱抗冲击承载力计算方法,并明确了系数R与k的取值方法。     

方形不锈钢管海砂混凝土柱轴压性能试验研究

对12根方形不锈钢管海砂混凝土柱在轴心受压作用下的力学性能进行试验,主要参数为:含钢率和细骨料类型。研究了方形不锈钢管混凝土柱在轴压荷载下的破坏模态、荷载-轴向位移曲线、荷载-应变曲线,并将海砂和河砂对试件承载力的影响进行了对比。试验结果表明:与浇灌河砂混凝土的组合柱试件相比,不锈钢管海砂混凝土柱的破坏模态和轴向荷载-位移关系曲线并无显著区别,不锈钢管能对海砂混凝土产生有效的约束作用,证明了不锈钢管海砂混凝土在实际工程中应用的可能性。最后,采用中国、欧洲和美国的普通钢管混凝土规范对试验实测的极限承载力进行计算比较。     

Behavior of channel shear connectors, Part I: Experimental study

In composite beams, shear connectors are commonly used to transfer longitudinal shear forces across the steel-concrete interface. This paper presents an experimental study on the behavior of channel shear connectors embedded in a solid concrete material slab under monotonic and low-cycle fatigue loading. The latter would be applicable to composite structures subjected to seismic events. Of specific interest are the behavior and effects of different concrete materials. A series of push-out specimens made of plain concrete, reinforced concrete (RC), fiber reinforced concrete (FRC) and engineered cementitious composite (ECC) were tested for this evaluation. The results show that the reversed cyclic shear strength of most specimens is 10%-23% lower than their monotonic strength. Also, using the polypropylene fibers (FRC specimens) has a slight effect on the shear strength and load-displacement behavior of the specimens; however, using the polyvinyl alcohol fibers (ECC specimens) causes considerable increase in ultimate strength and ductility of channel shear connectors. Finally, the experimental load capacities are compared with that suggested by North American design codes.     

自燃煤矸石骨料取代率对钢筋混凝土梁受弯性能的影响

采用大宗工业固废——自燃煤矸石破碎得到的骨料配制煤矸石混凝土,可一定程度上缓解工程建设对天然砂石的需求。为研究自燃煤矸石粗、细骨料掺量对钢筋混凝土梁受弯性能的影响,设计了3组(每组3个)混凝土抗压强度相同的受弯钢筋混凝土梁试件,包括单掺100%煤矸石细骨料,双掺100%煤矸石粗、细骨料以及钢筋普通混凝土对比试件,通过静力试验得到试件的破坏模式、荷载-位移曲线、荷载-应变曲线等;基于前期试验结果提出自燃煤矸石混凝土的材料性能预测公式,采用ABAQUS软件建立钢筋煤矸石混凝土梁受弯构件有限元模型,利用现有试验数据验证有限元模型的可靠性,并通过足尺模型参数分析进一步量化煤矸石粗、细骨料取代率对钢筋混凝土梁受弯性能的影响。结果表明：采用自燃煤矸石骨料对钢筋混凝土梁受弯承载力的影响较小,相比普通混凝土梁,单掺100%自燃煤矸石细骨料时,开裂弯矩与极限弯矩分别提高5.44%和2.00%,双掺100%煤矸石粗、细骨料时,开裂弯矩与极限弯矩分别降低3.91%和5.91%;自燃煤矸石骨料的掺入对正常使用阶段的抗弯刚度影响明显,采用单掺100%自燃煤矸石细骨料及双掺100%煤矸石骨料时构件抗弯刚度分别降低4.1%和28.1%。煤矸石粗、细骨料对钢筋煤矸石混凝土梁受弯性能的影响是耦合的,与钢筋普通混凝土梁相比,采用单掺50%粗骨料取代率、单掺100%细骨料取代率或者双掺50%粗、细骨料取代率时,钢筋煤矸石混凝土梁的受弯性能指标降低幅度均在10%以内。     

型钢高强混凝土框架柱抗震性能试验研究

基于16个型钢高强混凝土(SRHSC)框架柱试件的低周反复加载试验,对其抗震性能进行了研究。试件设计参数为剪跨比、轴压比、混凝土强度、含钢率和配箍率。对不同设计参数试件的受力特点、破坏形态、滞回性能、骨架曲线、耗能能力、位移延性等主要抗震性能指标进行了分析,得到了试件耗能指标、位移延性与诸设计参数之间的关系曲线。试验结果表明：试件荷载-位移滞回曲线饱满,下降段较为平缓,其他各项抗震性能指标较为优异,总体上表现出良好的抗震性能;混凝土强度等级超过C100的SRHSC框架柱的承载力优势明显,但由于高强混凝土的脆性导致其耗能能力及延性较普通型钢混凝土框架柱稍差;试件剪跨比、含钢率以及配箍率的提高能够增强其抗震性能,而混凝土强度、轴压比的提高将降低其抗震性能。     

Experimental behavior of circular concrete-filled steel tube stub columns

This paper presented an experimental study on the behavior of circular, concrete-filled, steel tube (CFT) stub columns with self-compacting concrete (SCC) and normal concrete (NC) concentrically loaded in compression to failure. Four measurement methods on the axial deformation of specimens were compared. Seventeen specimens were tested to investigate the effects of concrete strength, notched holes or slots, and different loading conditions on the ultimate capacity and the load-deformation behavior of the columns. The behavior of these stub columns in confinement was discussed.It is concluded that for the specimens with the entire section loaded, strain gauges with different dimensions could record the strains of the steel tubes, and electronic displacement transducers with certain gauge lengths could record the axial displacement. By using higher strength concrete, the specimens with the entire section loaded experienced a significant increase in the ultimate capacity, but their residual capacity after failure is almost constant. However, once the steel tube was notched, the axial compressive stiffness of specimens was reduced; in some cases the ultimate capacity was also reduced, and the steel tube acted more as a transverse confinement than an axial compression component. Eurocode 4 predicted a reasonable capacity for the unnotched CFT stub columns with both SCC and NC if the entire section of the specimen is loaded.     

盐腐蚀环境下内嵌FRP筋加固混凝土界面黏结性能试验研究

为了研究盐腐蚀环境下内嵌FRP筋加固混凝土界面的黏结性能,对27个内嵌FRP筋加固混凝土试件进行盐腐蚀后的单端拉拔试验,分析试件的受力过程和破坏模式,研究内嵌FRP筋黏结长度、腐蚀时间和FRP筋类型对界面黏结性能的影响。结果表明：盐腐蚀的试件破坏模式分为结构胶劈裂、FRP筋拉断和结构胶劈裂且FRP筋弯折等3种,且以结构胶劈裂破坏为主。盐腐蚀环境下内嵌FRP筋混凝土试件的黏结应力与黏结长度、破坏模式与腐蚀时间有关。盐腐蚀环境会影响混凝土、黏结材料及FRP筋的力学性能,加剧黏结界面失效破坏。腐蚀时间为30 d和90 d的内嵌BFRP筋加固混凝土试件的耐盐腐蚀能力高于内嵌GFRP筋加固混凝土试件的,腐蚀时间为60 d的内嵌GFRP筋加固混凝土试件的耐盐腐蚀能力优于内嵌BFRP筋试件的。根据试验数据拟合了盐腐蚀环境下内嵌FRP筋加固混凝土界面黏结-滑移本构关系,其拟合优度达到0.988 0。     

钢管钢纤维高强混凝土短柱轴心受压试验研究

对7根圆钢管钢纤维高强混凝土短柱和3根圆钢管高强混凝土短柱进行了轴心受压试验,研究钢纤维掺量、含钢率和混凝土强度等级对钢管钢纤维高强混凝土短柱受力性能的影响。研究结果表明：随着钢纤维体积掺量的增加,钢管钢纤维高强混凝土短柱的延性逐渐增大,承载力略有提高;随着含钢率的增加,钢管钢纤维高强混凝土短柱的承载力和延性均增大;随着混凝土强度等级的增加,钢管钢纤维高强混凝土短柱的承载力增大,延性逐渐降低;掺入钢纤维对钢管高强混凝土短柱的破坏模式几乎没有影响。最后给出了钢管钢纤维高强混凝土短柱承载力计算式。     

外置薄钢板再生混合墙抗震性能试验研究

通过7片外置薄钢板再生混合墙的拟静力试验研究,分析了废弃混凝土混合比、钢板厚度、轴压比、横隔板间距、高宽比等参数对试件抗震性能的影响。基于新、旧混凝土的组合强度,对试件的水平承载力进行了近似计算分析,并在总用钢量基本一致的情况下,与钢筋混凝土墙的水平承载力进行对比。研究结果表明：废弃混凝土混合比在0~33%之间变化对试件的初始刚度、水平承载力、破坏位移角、耗能能力、滞回曲线形状等影响有限;外置薄钢板再生混合墙的设计轴压比不宜超过0.35;在混合墙厚度与钢板厚度之比高达120的情况下,外置薄钢板再生混合墙具有较稳定的滞回性能和变形能力,其破坏位移角满足现行抗震规范要求;外置薄钢板再生混合墙具有与钢筋混凝土墙相当甚至略高的耗能能力;在总用钢量基本一致的情况下,外置薄钢板再生混合墙具有与钢筋混凝土墙基本相当的水平承载力。     

Cyclic Triaxial Tests on Asphalt Concrete as a Water Barrier for Embankment Dams

The seismic behavior of asphaltic concrete used in embankment dams subjected earthquake loads has been studied. In order to evaluate the dynamic behavior, an extensive series of monotonic and cyclic tests were carried out on triaxial specimens of asphalt concrete used in hydraulic structures. The MTS-dynamic equipment at the Norwegian Geotechnical Institute (NGI) was used for this purpose. Temperature and frequency effects on specimen behavior and on specimen degradation have been studied under the cyclic loads in both isotropic and anisotropic initial stress conditions. For investigation of the fatigue behavior, thousands of cyclic loads were imposed on some of the specimens. Moreover, to study any sign of material degradation due to the cyclic loading, the post-cyclic monotonic stress-strain curve was compared with the corresponding curve for specimens that were not first subjected to cyclic loading. Geotechnical parameters to be used in dynamic numerical analysis models are also presented.     

斜向受力十字形钢管混凝土柱抗震性能试验研究

为研究十字形钢管混凝土柱在斜向受力下的抗震性能,以加载角度(0°和45°)、混凝土强度等级(C50和C70)、轴压比(0、0.25和0.5)以及是否设置加劲肋为试验参数,进行了9根十字形钢管混凝土柱在往复荷载作用下的试验研究,获得了柱的破坏形态、水平荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、延性、累积耗能、变形等特性,分析了不同参数对柱抗震性能的影响规律。并建立了十字形钢管混凝土柱的有限元模型,有限元分析结果与试验结果吻合良好。试验结果表明:十字形钢管混凝土柱具有较好的滞回性能,所有柱的位移延性系数均高于3.5;轴压比对十字形钢管混凝土柱的抗震性能影响较大,轴压比越大,柱承载力越低,刚度退化越快,延性和耗能能力也越差;随着混凝土强度的增加,柱承载力增加,轴压比较大时,混凝土强度越高,延性下降越明显;内部间断焊接加劲肋的柱比未设置加劲肋柱的承载力提高约8%,但延性和耗能能力提高不大;加载角度为45°柱的滞回性能稍优于0°的柱。     

薄壁钢管混凝土短柱在局部轴压下的性能研究

对轴向局部压力作用下的薄壁钢管混凝土（STCC）短柱进行受力性能的试验分析,共测试了46个试验构件,其中有36个STCC构件和10个素混凝土构件。主要参数有：1）截面类型：圆形和方形;2）局部受压面积比（混凝土横截面面积与局部受压面积之比）：1～25;3）钢管宽度（或直径）与壁厚的比率,B（或D）／t：52．1～104．7。结果发现,复合截面的弯曲极限强度会随局部受压面积比的增加而减小;对钢管核心区混凝土的约束作用和局部加载STCC构件的极限强度会随着钢管宽度（或直径）与厚度之比值的增加而减小。分析同时发现,在局部轴压作用下,一般圆形钢管比方形管能更好地约束核心混凝土。