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。     

干式外包角钢加固混凝土柱环箍效应试验研究

在不同的环向外包角钢加固下,对4根钢筋混凝土短柱进行了静载试验。研究了环向外包角钢加固混凝土柱所产生的环箍效应的机理,以及对其承载力的影响。研究表明:由角钢与缀板形成的钢构对混凝土柱产生的环箍效应,提高了加固构件的承载力,计算外包角钢加固构件的承载力时应计及环箍效应的影响;随着缀板道数的增加,其承载力提高也越明显;相比轴压柱,环箍效应对偏压柱的作用不明显。     

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。     

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。     

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。     

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。     

钢桁架约束混凝土组合柱约束机理及截面曲率分析

钢桁架(ST)约束混凝土组合柱具有良好的力学性能及抗震性能,且其截面形式能够有效提高内部钢材的利用率。基于已进行的轴向力学性能试验,对ST约束混凝土的约束机理进行详细分析,建立有效约束力计算模型、承载力计算模型以及本构模型。进行ST约束混凝土组合柱低周反复荷载试验研究,在试验研究的基础上,建立组合柱的截面弯矩-曲率分析模型。基于所提出截面分析模型,分析轴压比、混凝土强度等级、角钢含钢率、缀板宽度与角钢间距之比、缀板净距与角钢间距之比、角钢间距与缀板厚度之比对柱截面屈服曲率和极限曲率的影响。建立组合柱截面屈服曲率和极限曲率的计算公式,进一步推导截面曲率延性系数和位移延性系数的计算公式,并与试验结果进行对比,验证公式的准确性与适用性。所提出公式基于大量计算数值,所考虑的因素较为全面,可为后续组合柱的变形能力计算以及基于位移的抗震设计提供一定依据。     

L形缀板式方钢管混凝土组合柱压弯性能试验研究

对L形缀板式方钢管混凝土组合柱进行偏压试验,分析了在偏压荷载作用下缀板对L形钢管混凝土组合柱的承载能力和破坏状态等参数的影响。结果表明,在偏压荷载作用下,L形缀板式方钢管混凝土组合柱的极限承载力要比普通方钢管混凝土组合柱高,且L形缀板式方钢管混凝土组合柱通过缀板的连接使组合柱的整体性较强,各肢柱可以协调变形。研究结果为后期L形缀板式方钢管混凝土组合柱的其他性能研究提供了参考。     

角钢加固砖柱抗震性能试验

本文拟介绍角钢加固砖柱在单向及反复侧力作用下受力性能的试验结果,计算加固砖柱的抗震能力。结果表明,用角钢加固砖柱是一种有效的加固方法。一、构件概况共进行了三根角钢加固砖柱的试验,砖柱尺寸及试验布置见图1。加固角钢用4根∠50×50×5紧贴于砖柱四角,用间距为40～50厘米缀板连接,角钢底部焊上等强圆     

CFRP布对不同截面混凝土柱加固性能分析

为了探究碳纤维增强复合材料(CFRP)布对不同截面混凝土柱的加固性能,以条带用量、条带净间距、条带净宽等参数为控制变量,设计并制作了3组钢筋混凝土柱,第1组试件为方形截面柱,第2组试件为T形截面柱,第3组试件是在第2组试件的基础上,在翼缘与腹板转角处利用角钢对CFRP布进行锚固。通过对3组钢筋混凝土试件进行轴心受压试验,得到了试件极限荷载、轴向变形以及破坏形态等试验数据。采用有限元软件ABAQUS建立了一批CFRP布约束状态下的混凝土短柱,并对其力学性能进行了分析。根据试验数据及有限元分析结果,提出了CFRP条带约束状态下方形截面钢筋混凝土柱和角钢锚固CFRP条带约束状态下T形截面钢筋混凝土柱极限承载力的计算公式。结果表明：随着CFRP条带用量的增加,加固混凝土柱的承载力增大;当CFRP条带的用量相同时,极限承载力随条带净间距的减小而增大;使用角钢在T形截面柱的翼缘与腹板转角位置对CFRP条带锚固,可以更好地发挥出CFRP条带的抗拉强度,使混凝土柱的极限承载力有所提升。     

碳纤维布和角钢复合加固轴心受压混凝土柱的试验研究

通过22根加固混凝土方柱(其中12根为素混凝土柱,10根为钢筋混凝土柱)的轴心受压试验,研究了碳纤维布和角钢以及两者复合加固后混凝土柱破坏特征、受力性能和破坏机理。对不同方法加固的混凝土柱的极限承载力、应力-应变关系以及刚度和延性等方面进行了研究与分析。试验结果表明,复合加固混凝土柱充分发挥了碳纤维布和角钢加固混凝土柱的各自优点,使它们能协调工作,共同作用,获得极为优良的力学性能。极限承载力大幅度提高,混凝土柱的延性得到显著的改善,混凝土柱的变形能力大大提高。因此,本文提出的复合加固法具有优良的加固性能,可为工程应用提供参考。     

钢-混凝土组合方形截面柱内置螺旋筋约束增强机理及承载力计算

为揭示钢-混凝土组合方形截面柱(简称“方柱”)内置螺旋筋的约束增强机理,明确螺旋筋间距、螺旋筋直径以及螺旋筋径宽比等设计参数对组合柱的约束增强效果的影响规律,设计并完成了30个螺旋筋约束增强钢-混凝土组合方柱(15个角钢试件、15个钢管试件)的轴心受压试验,观察了方柱的破坏过程,揭示了其约束增强机理,对比分析了各变化参数对方柱轴压性能指标的影响规律,提出了具有统一形式的组合柱轴压承载力计算公式。试验结果表明：内置螺旋筋可有效改善方形角钢骨架或钢管对核心混凝土存在的约束“拱效应”,提升组合柱的承载力和变形性能,但对轴压刚度无明显增益效果;增大螺旋筋的体积配筋率可进一步提高组合柱的轴压延性,且增大螺旋筋径宽比时单位体积用钢量获得的承载力性能提升效果最为显著,其次是减小螺旋筋间距,再次是增大螺旋筋直径;组合柱承载力的提高程度随着螺旋筋用量的增大有所减缓,且内置螺旋筋对角钢混凝土柱承载力的提高效果显著优于钢管混凝土柱;结合所提的约束模型和Mander约束混凝土理论建立的轴压承载力计算式可较精确地计算螺旋筋约束增强钢-混凝土组合方柱的轴压承载力。     

Restraint mechanism and bearing capacity calculation of steel- concrete composite square columns with internal spiral bars

为揭示钢-混凝土组合方形截面柱（简称“方柱”）内置螺旋筋的约束增强机理，明确螺旋筋间距、螺旋筋直径以及螺旋筋径宽比等设计参数对组合柱的约束增强效果的影响规律，设计并完成了30个螺旋筋约束增强钢-混凝土组合方柱(15个角钢试件、15个钢管试件)的轴心受压试验，观察了方柱的破坏过程，揭示了其约束增强机理，对比分析了各变化参数对方柱轴压性能指标的影响规律，提出了具有统一形式的组合柱轴压承载力计算公式。试验结果表明：内置螺旋筋可有效改善方形角钢骨架或钢管对核心混凝土存在的约束“拱效应”，提升组合柱的承载力和变形性能，但对轴压刚度无明显增益效果；增大螺旋筋的体积配筋率可进一步提高组合柱的轴压延性，且增大螺旋筋径宽比时单位体积用钢量获得的承载力性能提升效果最为显著，其次是减小螺旋筋间距，再次是增大螺旋筋直径；组合柱承载力的提高程度随着螺旋筋用量的增大有所减缓，且内置螺旋筋对角钢混凝土柱承载力的提高效果显著优于钢管混凝土柱；结合所提的约束模型和Mander约束混凝土理论建立的轴压承载力计算式可较精确地计算螺旋筋约束增强钢-混凝土组合方柱的轴压承载力。     

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。     

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。     

普通混凝土柱大偏心受压性能尺寸效应试验研究

为评价尺寸效应对普通强度混凝土柱大偏心受压性能的影响,进行3组中部未设置箍筋的矩形截面钢筋混凝土柱大偏心受压破坏试验,其截面几何尺寸分别为200mm×300mm、400mm×600mm、600mm×900mm,混凝土设计等级为C30。对比分析其破坏特征、截面应变分布规律、承载力及变形能力,揭示其尺寸效应规律。     

轻钢轻混凝土柱轴心受压承载力试验研究

通过6根轻钢轻混凝土柱的轴压试验,研究了不同长细比、含钢率和缀板间距等参数对其轴压承载受力性能的影响.试验结果表明：含钢率一定时,长细比为57.2的轻钢轻混凝土柱发生整体失稳破坏,长细比为40.1和46.7的轻钢轻混凝土柱发生强度破坏,破坏时钢管均发生了局部屈曲;轻钢轻混凝土柱的承载力随含钢率增大而增大,随长细比增大而减小,而缀板间距对轻钢轻混凝土柱的承载力影响不大;轻钢轻混凝土柱与普通混凝土柱的抗压破坏机理和形态基本相似,其轴压承载力可按普通混凝土柱轴压承载力公式计算.