外套钢管自密实混凝土加固钢筋混凝土圆形截面短柱轴压性能试验研究

提出外套钢管自密实混凝土加固钢筋混凝土柱的复合加固方法。通过11个加固钢筋混凝土圆形截面短柱试件（其中2个为增大截面加固柱试件、9个为复合加固柱试件）和2个未加固钢筋混凝土圆形截面短柱试件的轴压试验,对不同方法加固的钢筋混凝土圆形截面短柱承载力、刚度和延性进行研究,分析加载方式、含钢率、后浇自密实混凝土强度、界面处理方式等因素对复合加固柱轴压性能的影响。试验结果表明：复合加固柱试件的承载力和延性均优于未加固钢筋混凝土圆柱试件和增大截面加固柱试件。仅核心混凝土受压的试件承载力略大于全截面受压的试件;随着含钢率的增大,复合加固柱试件的承载力和延性提高显著;随着后浇自密实混凝土强度的提高,复合加固柱试件的承载力略有提高,但延性有所下降;界面处理方式对复合加固柱试件轴压性能影响不显著。在试验研究的基础上,提出复合加固钢筋混凝土圆形截面短柱的承载力计算式,得出的计算结果与试验结果吻合良好。     

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。     

外套方钢管自密实混凝土加固RC方柱 轴压性能受力分析

在5根外套方钢管自密实混凝土加固RC方形截面短柱和2根未加固RC方形截面短柱轴压试验的基础上,采用大型有限元软件ABAQUS建立有限元计算模型,将计算得到的极限荷载和荷载-纵向位移曲线与试验结果进行对比,二者吻合良好。在此基础上,进行组合结构加固柱的轴压工作机理分析和参数分析,结果表明:钢管在组合结构加固柱达到极限荷载前就已屈服;原柱、钢管和新增混凝土持荷分配的变化规律与所处的加载阶段有关。提高新增混凝土强度,极限荷载下新增混凝土的持荷比例增大,原柱和钢管的持荷比例减小;增大钢管壁厚或提高钢管屈服强度,极限荷载下钢管的持荷比例增大,原柱和新增混凝土的持荷比例减小。     

内填料石钢管混凝土中长柱轴压性能试验研究

为研究内填料石钢管混凝土(SCFST)中长柱的轴压性能,对12根内填料石钢管混凝土中长柱进行单调轴压试验,研究内填料石尺寸、钢管壁厚和长细比对SCFST中长柱受力性能的影响。试验结果表明：内置料石提高了SCFST中长柱的承载力,且增幅随料石尺寸的增大而提高,最大增幅达87%;内填料石尺寸相同时,SCFST中长柱承载力随钢管壁厚的增大近似呈线性增长;随着长细比的增大,SCFST中长柱破坏形态逐渐从轴压破坏转变为压弯破坏,承载力逐渐降低。根据试验结果,对GB 50396—2014中CFST柱相关设计模型用于预测SCFST中长柱承载力的可行性进行评估,预测结果与试验结果误差为-18%～24%,不能较好预测SCFST中长柱的承载力。     

自密实钢管混凝土力学性能试验

近年来随着大跨度桥梁和高层建筑的发展,钢管混凝土结构的工程应用越来越广泛,但在许多实际工程中此种结构还存在一定缺点,如核心混凝土浇筑后振捣困难、硬化后混凝土的收缩和徐变使钢管约束力降低等。本文对自密实钢管混凝土进行力学性能的试验研究,在自密实钢管混凝土混凝土中,自密实混凝土不但可以补偿混凝土硬化过程中产生的收缩,而且还可以使结构产生一定的自应力,从而提高其整体力学性能。本课题通过对3根自密实钢管混凝土的轴压试验,对自密实钢管混凝土短柱轴压试验全过程进行分析。并利用PVC管密封试件得到了自密实钢管混凝土短柱核心混凝土真实的混凝土强度。     

自密实再生混凝土柱轴压性能的试验研究

通过对两个自密实再生混凝土柱的轴压试验,记录了试件的荷载—变形曲线,通过理论计算与试验结果对比,分析了自密实再生混凝土柱的轴压性能和在工程中的适用性,研究表明:在柱尺寸、混凝土和钢筋强度相同的条件下,自密实再生混凝土柱轴压承载能力可以达到自密实普通混凝土柱的承载能力。     

玄武岩纤维增强材料加固钢管混凝土圆柱轴压性能的试验研究

通过在钢管外部缠绕玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)对钢管混凝土进行修复加固,能有效地提高构件的极限承载力、增加构件的延性、耐腐蚀性。通过对BFRP加固钢管混凝土的试验研究,分别对4个用BFRP纤维布缠绕加固和3个未加固钢管混凝土进行轴压试验,并通过荷载-位移曲线、荷载-应变曲线进行分析。结果表明:用BFRP缠绕加固的试件轴压破坏形态为BFRP拉断,钢管屈曲;用BFRP加固试件的承载力比未加固试件提高了17.3%,同时增加了试件的延性;未加固与加固试件轴压承载力的试验结果与理论计算结果的偏差较小,验证了理论计算的准确性。     

加载方式对钢管自密实混凝土加固RC圆柱受力性能影响的研究

将实际工程中钢管自密实混凝土加固柱的加载方式归纳成非对称加载、全截面加载、荷载仅施加于混凝土等3种。进行这3种加载方式对钢管自密实混凝土加固RC圆柱受力性能影响的试验研究,并采用ABAQUS有限元软件对加固柱的荷载-变形曲线进行数值仿真分析,计算结果与试验结果吻合良好。通过ABAQUS有限元软件分析在后浇自密实混凝土强度、钢管壁厚以及钢管屈服强度不同参数影响下,3种加载方式对加固柱受力性能的影响。结果表明:非对称加载和荷载仅施加于混凝土上时,钢管后期横向应力远大于全截面加载方式,套箍作用更明显;增大钢管壁厚和钢管屈服强度能改善加固柱延性,但对全截面加载方式延性改善最为明显;加载方式主要影响试件的套箍作用、刚度以及延性,对承载力提升不明显。     

圆形钢套管加固钢筋混凝土短柱轴心受压试验研究

为了研究圆形钢套管加固钢筋混凝土柱的轴心受压承载力,进行了1根未加固的普通钢筋混凝土柱和3根圆形钢套管加固钢筋混凝土短柱在不同加固钢套管厚度下的轴心受压试验。试验结果表明：加固试件的强度和延性由于钢套管的约束均得到成倍的提高,并且随着圆形钢套管管壁的增厚,试件的承载力增大,延性变好。     

钢管轻集料混凝土中长柱轴压性能的试验研究

通过对20根具有不同长细比和混凝土强度等级的钢管轻集料混凝土中长柱进行轴压试验,研究了钢管轻集料混凝土中长柱在轴心压力下的宏观变形特征、轴力-应变关系、破坏模式和破坏机理,并与钢管普通混凝土的轴压性能进行了对比。研究结果表明:长细比是影响钢管轻集料混凝土中长柱承载力的主要因素,在相同条件下,长细比越大,试件的承载力越低;核心混凝土强度对钢管轻集料混凝土试件的稳定系数有一定影响,在截面参数相同的情况下,核心混凝土强度较高的试件稳定系数比混凝土强度较低的试件要高;在本研究的范围内,钢管轻集料混凝土的稳定系数要高于长细比相同的钢管普通混凝土。     

圆形钢套管加固钢筋混凝土短柱轴心受压承载力研究

为了研究圆形钢套管加固钢筋混凝土柱的轴心受压承载力计算方法,进行了1根未加固的普通钢筋混凝土柱和3根圆形钢套管加固钢筋混凝土短柱在不同加固钢套管厚度下的轴心受压试验,在试验结果的基础上,考虑混凝土三向受压Richard公式与蔡绍怀公式,根据叠加法与极限平衡法建立了圆形钢套管加固钢筋混凝土短柱的轴压承载力公式.研究结果表明,对比国内外规程,利用叠加法且考虑蔡绍怀公式计算出的承载力与试验结果吻合度最高.     

二次受力下自密实混凝土加固框架节点抗震性能试验研究

通过对3个自密实混凝土加固框架中节点和1个未加固的对比框架节点进行二次受力下自密实混凝土框架节点的拟静力试验,研究不同初始受力对自密实混凝土加固节点抗震性能的影响。柱轴压比为0.3,梁端初始力为0、0.25、0.50倍的被加固试件预估梁端开裂荷载。通过对试件破坏过程、新老钢筋应变、荷载位移滞回曲线等试验结果的分析得出：采用自密实混凝土增大截面法加固框架节点,新老混凝土的协同工作性能良好;考虑初始受力的影响,加固节点的极限荷载、极限位移、梁端位移延性系数等都会降低,且降低的程度随梁端初始荷载的增大而增大,在加固设计中应予以考虑。     

钢管约束再生混凝土轴压试验研究

以再生粗骨料取代率为试验主要研究参数,完成了15个钢管约束再生混凝土圆柱试件的轴压试验,分析了试件的受压破坏特性、轴向荷载-轴向应变关系以及约束再生混凝土的横向变形系数变化规律。试验和分析结果表明：钢管约束再生混凝土主要破坏形态为试件中部鼓曲,核心再生混凝土发生斜剪破坏;钢管约束再生混凝土与约束普通混凝土的受力过程基本相同,分为弹性和塑性发展阶段;钢管约束使核心再生混凝土强度得到明显提高,变形性能得到改善;再生粗骨料取代率变化对钢管约束再生混凝土的横向变形系数影响不大;钢管再生混凝土轴压极限荷载随着再生粗骨料取代率的增加而降低。最后根据试验数据拟合了钢管约束再生混凝土应力-应变关系表达式。图8表2参12     

圆形钢管自密实混凝土加固RC方柱偏压性能有限元分析

通过4根短柱(1根RC方柱和3根钢管自密实混凝土加固柱)的偏心受压试验,研究外套钢管自密实混凝土加固法对RC方柱承载力和延性性能的影响,结果表明加固后RC柱的承载力与延性得到大幅提高,且加固柱的承载力随偏心距的增大而减小。为进一步研究钢管壁厚和后浇混凝土强度对加固效果的影响,采用了通用有限元软件ANSYS对加固偏压柱的受力全过程进行了计算分析。经验证,计算所得试件的荷载-变形曲线与试验结果吻合良好。在此基础上对加固柱进行参数分析研究,研究结果表明:偏心距对加固偏压柱的承载力影响最为明显,其次是钢管壁厚,自密实混凝土强度的影响较小。