高强箍筋高强混凝土柱塑性铰区抗剪承载力研究

本文通过对Watanabe和Ichinose提出的修正变角桁架-拱模型进行分析,在综合考虑高强箍筋约束高强混凝土柱受力机理的特点的前提下,利用相关的研究成果分别对桁架和拱模型进行了修正,并结合相关试验数据的回归分析提出了适用于高强箍筋约束高强混凝土柱塑性铰区的抗剪承载力计算公式.     

基于桁架拱模型的活性粉末混凝土梁抗剪承载力研究

通过9根高强钢筋活性粉末混凝土梁在两点加载作用下的抗剪性能试验,研究了剪跨比、配箍率以及纵筋配筋率等因素对活性粉末混凝土梁抗剪破坏形态及抗剪承载能力的影响。在桁架模型基础上考虑混凝土拱的作用即采用桁架拱模型对试验梁抗剪承载力进行了计算,对比我国规范GB 50010-2010、美国规范ACI 318-08以及欧洲规范EN 1992-1-1:2004的计算结果,并与试验值进行对比。结果表明:上述规范抗剪承载力计算公式偏于保守,桁架拱模型较其他规范对活性粉末混凝土梁抗剪承载力的计算更为准确。     

基于桁架-拱模型的钢筋混凝土构件剪切粘结承载力

主要分析了钢筋混凝土构件在反复荷载作用下发生剪切粘结破坏的特点,在此基础上,采用桁架-拱模型建立了钢筋混凝土构件剪切粘结承载力公式,并通过试验进行了验证。结果表明,采用桁架-拱模型建立的剪切粘结承载力计算公式能较好地预测钢筋混凝土构件承载能力,并给出了高强箍筋混凝土构件剪切粘结承载力计算的实用理论公式。     

预应力斜箍筋加固RC梁受剪性能试验研究

对6根预应力斜箍筋加固混凝土简支梁和1根对比梁进行了受剪性能试验。结果表明,该加固方法对混凝土梁的斜截面开裂荷载和极限荷载均有不同程度的提高,对梁斜裂缝宽度有一定的限制作用。基于桁架-拱模型理论,推导出预应力斜箍筋加固混凝土梁的理论计算公式。根据试验实测数据的回归分析,得到预应力斜箍筋加固混凝土梁在不同加固工况下预应力箍筋贡献的抗剪计算公式,计算结果与试验值吻合较好。     

高强箍筋高强混凝土梁受剪试验研究

设计了一套使钢筋混凝土梁剪切破坏稳定可控的刚性试验系统,利用该试验系统,完成了19根剪跨比为3的钢筋混凝土简支梁的剪切破坏试验,得到了荷载-挠度曲线。根据试验结果,分析了混凝土强度等级、箍筋的强度和倾角、纵筋配筋率和纵向分布钢筋等因素对试验梁破坏形态、剪切延性系数和受剪承载力的影响,并将受剪承载力试验值与我国混凝土结构设计规范和美国ACI规范计算值进行了对比。结果表明:对于剪跨比等于3的梁,适当配置腹筋,可以改善其延性性能;在高强混凝土梁中应用高强箍筋,可使两种材料的强度充分发挥,不仅增加了梁的剪切延性,而且提高了梁的受剪承载力;高强箍筋高强混凝土梁的受剪承载力仍可采用我国现行混凝土结构设计规范公式进行计算,但是对于高强混凝土无腹筋梁、纵筋配筋率低的梁和配有高强箍筋的普通强度混凝土梁安全度偏低。     

高强箍筋约束高强混凝土短柱的力学性能试验研究

针对高强箍筋高强混凝土短柱的受剪性能,通过低周反复水平加载试验考察高强箍筋约束高强混凝土短柱的破坏形态、箍筋应力的变化,并通过与配置普通强度箍筋混凝土短柱的对比试验,研究高强箍筋约束高强混凝土短柱的滞回性能和受剪承载力。结果表明,采用高强复合箍筋约束高强混凝土短柱,可提高高强混凝土短柱在地震作用下的变形能力和耗能能力;与普通箍筋约束柱相比,高强箍筋约束柱的试件的峰值应力和峰值应变都得到了不同程度的提高;高强箍筋可以提高约束混凝土构件的变形性能,使高强箍筋约束高强混凝土达到比较好的约束效果。     

高强箍筋高强混凝土Z形截面柱框架节点抗震性能试验研究

为了研究高强箍筋约束高强混凝土Z形截面柱框架节点在地震作用下的抗震性能,对缩尺比为1∶2的5榀配置高强箍筋和1榀配置普通强度箍筋的高强混凝土Z形截面柱框架节点试件进行拟静力试验。研究了高强箍筋约束高强混凝土节点的破坏形态、滞回性能、骨架曲线、延性、耗能能力、刚度退化、受剪承载力以及高强箍筋应力发挥水平等。分析了剪压比、轴压比、箍筋的体积配箍率等参数对Z形截面柱框架节点破坏形态、滞回性能和受剪承载力的影响。结果表明：Z形截面柱节点的破坏形态受设计参数的影响,有弯曲破坏和弯剪破坏两类;与普通强度箍筋高强混凝土Z形截面柱框架节点相比,高强箍筋高强混凝土Z形截面柱框架节点在显著提高节点最大剪压比控制值的同时具有优越的抗震性能。给出了高强箍筋应力的取值,采用JGJ 149—2017《混凝土异形柱结构技术规程》公式计算高强箍筋高强混凝土Z形截面柱框架节点的受剪承载力是可行的,将其计算结果与试验结果进行了比较,两者吻合较好。     

基于桁架-拱模型的钢筋混凝土柱受剪承载力计算

基于桁架-拱模型对钢筋混凝土柱受剪机理进行研究,分析在压弯荷载作用下钢筋混凝土柱受剪承载力组成及其计算方法。分别计算混凝土裂缝间骨料咬合作用、箍筋及拱作用的受剪承载力贡献,同时考虑柱受剪承载力随延性增长而降低的特性,建立基于延性的钢筋混凝土柱受剪承载力计算公式。通过与收集的68根柱剪切破坏试验数据及其他受剪承载力计算模型的比较,验证了所提模型的可靠性和适用性。     

高强箍筋高强混凝土短柱抗震性能试验研究

为了研究高强箍筋约束高强混凝土短柱在地震作用下的抗震性能,采用建研式加载装置,通过14根高强混凝土短柱试件的低周反复加载试验,研究了高强箍筋约束高强混凝土短柱的破坏形态、滞回性能、骨架曲线、变形和延性、耗能能力以及高强箍筋的应力发挥水平和受剪承载力计算等,分析了轴压比、剪跨比、箍筋强度、箍筋间距、箍筋形式和混凝土强度等因素对短柱破坏形态、滞回性能和承载力的影响。结果表明：短柱破坏形态受设计参数的影响有剪切破坏和剪切黏结破坏两类;与普通强度箍筋混凝土短柱相比,高强箍筋高强混凝土短柱在节约材料的同时具有优越的抗震性能和抗倒塌能力;达到极限荷载后,箍筋的应变发展较快,高强箍筋的强度发挥充分,短柱的抗震性能明显改善;通过对高强箍筋应力取值进行适当修正,采用GB 50010-2010规范公式计算高强箍筋高强混凝土短柱的受剪承载力是可行的。     

基于桁-拱叠加模型的体外预应力混凝土梁抗剪承载力计算方法

通过剪力传递途径分析和结构拓扑优化,揭示了桁架-拱模型可以反映体外预应力混凝土梁主要受剪承载机理。通过桁架模型和拱模型的叠加,建立了体外预应力混凝土梁的抗剪承载力简化计算方法。公式形式简单,能够反映结构的受力机理,包含了梁的几何尺寸、剪跨比、配箍率、轴向预应力、混凝土强度、荷载形式等影响因素。公式可以统一考虑无腹筋梁和有腹筋梁,不同的剪跨比,以及体内体外混合配束的情况。应用本文方法与国内外已有试验进行对比,表明计算值与试验结果吻合良好且偏于安全。最后,通过参数分析得出了主要因素对抗剪承载力的影响规律。     

焊接箍筋钢筋混凝土构件抗剪承载力试验研究

为了研究焊接箍筋钢筋混凝土构件的受剪性能,对6根焊接箍筋钢筋混凝土框架短柱和3根普通箍筋钢筋混凝土框架短柱对比试件展开低周反复加载试验,以及5根焊接箍筋和4根普通箍筋钢筋混凝土梁斜截面受剪性能试验,分析混凝土强度、箍筋配箍率、轴压比和剪跨比对焊接箍筋钢筋混凝土框架柱和梁受剪承载力的影响,并对比焊接箍筋与普通绑扎箍筋钢筋混凝土框架短柱和梁的受剪承载力的区别。结果表明:焊接箍筋与普通绑扎箍筋钢筋混凝土框架短柱和梁的破坏形态基本相同,并且焊接箍筋钢筋混凝土框架短柱和梁的极限抗剪承载力高于普通箍筋钢筋混凝土框架短柱和梁。另外,用现行的GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》规定的框架短柱和梁的抗剪承载力计算公式计算的结果偏低,因此进一步结合试验数据进行分析并拟合出焊接箍筋钢筋混凝土构件抗剪承载力计算式,计算值与试验结果较吻合,可用于工程设计。     

国内外钢筋混凝土构件受剪承载力可靠度的对比分析

对我国、美国、欧洲和加拿大混凝土规范中钢筋混凝土构件受剪承载力的可靠度进行对比分析。分析中作用、材料强度和几何尺寸采用相关研究报告或相关文献提供的概率分布和统计参数,受剪承载力计算模式不定性统计参数采用国内外415个无腹筋和178个有腹筋钢筋混凝土构件受剪承载力的试验结果与计算结果的分析值。结果表明,对于无腹筋和有腹筋构件,我国规范受剪承载力的可靠指标均大于加拿大规范,小于美国和欧洲规范,其中,对于无腹筋构件,欧洲规范最大,对于有腹筋构件,美国规范最大。除集中荷载作用下我国、美国、欧洲和加拿大的无腹筋构件和均布荷载作用下我国的无腹筋构件受剪承载力的可靠指标不能满足目标可靠指标要求外,其他基本上能满足要求。     

高强箍筋约束高强混凝土轴心受压应力-应变全曲线研究

为研究高强箍筋约束高强混凝土的受压力学性能,进行了高强箍筋约束高强混凝土棱柱体试件的轴心受压试验,分析了配箍率、箍筋屈服强度和箍筋形式对约束高强混凝土应力-应变曲线的影响。结果表明：高强箍筋在约束混凝达到其峰值应力时并未屈服,根据其受力机理提出了有效侧向应力和相应的高强箍筋应力的计算方法;高强箍筋可在约束混凝土应力-应变曲线下降段提供更有效的侧向约束,曲线下降较为平缓。在试验研究和理论分析的基础上,提出了约束高强混凝土的强度和变形的计算式,建议了高强箍筋约束高强混凝土的应力-应变全曲线方程,理论曲线与实测曲线吻合较好。     

高强箍筋约束高强混凝土柱的偏心受压试验研究

以箍筋间距、箍筋形式和偏心矩为变化参数,对10根高强箍筋约束高强混凝土柱进行偏心受压试验,研究这类柱的偏心受压性能。通过试验,观察高强箍筋约束高强混凝土柱分别在大小偏心受压时的破坏过程与破坏形态,并记录各个试件荷载挠度曲线;各个加载阶段的截面应变分布;对比分析各个试件的弯矩-曲率关系曲线;试验表明:箍筋间距较小的高强连续复合箍筋约束高强混凝土柱具有非常好的延性性能,且试验测得柱的受压承载能力均高于按现行规范的计算值;采用约束混凝土本构关系对试件进行截面分析,得到弯矩-曲率关系曲线,且与试验曲线吻合较好。     

高强钢棒螺旋箍筋约束混凝土圆形截面柱受力性能试验研究

为研究高强钢棒螺旋箍筋约束混凝土柱的受力性能,设计了32个约束混凝土柱,对其进行轴心受压试验。试件主要设计参数包括混凝土强度等级为C50、C60、C70、C80,高强钢棒抗拉强度标准值为800、970MPa,体积配箍率为0.9%、1.2%、1.6%、2.0%。试验结果表明：约束混凝土柱在轴向荷载作用下呈腰鼓形破坏或单折剪切破坏,对于确定的非约束混凝土抗压强度和箍筋抗拉强度,约束箍筋体积配箍率较小时发生单折剪切破坏,体积配箍率较大时发生腰鼓形破坏;约束箍筋拉应变随混凝土弹性模量与非约束混凝土抗压强度比值增大而增大,随箍筋体积配箍率增大而减小;约束混凝土柱的体积配箍率大于某一量值时,会出现约束混凝土达到抗压强度时箍筋拉应变小于其屈服应变的情况。基于试验结果,建立了用于判别腰鼓形破坏和单折剪切形破坏的界限,并给出了相应的计算式;建立了约束混凝土柱发生轴压破坏时约束箍筋拉应变计算公式及箍筋受拉屈服对应的最大体积配箍率计算公式,为合理设计高强钢棒螺旋箍筋约束混凝土圆形截面柱提供参考。     

箍筋约束超高性能混凝土柱受压性能研究进展

为研究箍筋约束超高性能混凝土(UHPC)柱的受压性能和结构设计方法,对约束混凝土柱的研究与发展进行总结分析,讨论了6种简化的约束混凝土本构模型; 重点介绍了国内外关于箍筋约束UHPC短柱、长柱的轴心受压、偏心受压力学特性最新研究成果,并对影响柱受压特性的主要因素等进行分析总结; 对目前研究中存在的问题进行了探讨,并对箍筋约束UHPC柱的未来研究方向进行展望。结果表明:目前研究主要集中于普通箍筋约束UHPC短柱的轴压性能; 箍筋约束UHPC柱需要较高的约束应力才能充分利用UHPC的高性能,并能显著改善构件延性; 钢纤维能延缓保护层开裂,抑制保护层脱落,提高构件的抗损稳定性,与箍筋具有协同组合效应并能共同发挥约束效果; 建议在UHPC构件设计时考虑纤维特性而适当减少配筋,箍筋约束UHPC短柱的轴压承载力计算可偏保守地参考普通混凝土轴压短柱承载力计算模型; 箍筋约束普通、高强混凝土本构模型不能准确评估箍筋约束UHPC柱的轴压特性,建议开发预测精度较高的箍筋约束UHPC柱的本构模型。     

高强轻骨料混凝土梁抗剪承载力的试验分析与计算

通过集中荷载作用下的8根高强轻骨料混凝土简支梁的抗剪试验研究,分析了高强轻骨料混凝土梁的抗剪破坏形态和抗剪性能。结合国外大量砂轻混凝土简支梁抗剪试验结果的分析,提出了砂轻混凝土无腹筋梁斜向开裂荷载和抗剪极限荷载的计算公式,与试验结果符合较好。在此基础上,建议了砂轻混凝土无腹筋梁和有腹筋梁的简化抗剪计算公式。     

箍筋锈蚀的钢筋混凝土梁抗剪性能研究

钢筋锈蚀是导致钢筋混凝土结构性能退化的重要原因之一,特别是处于海洋环境的钢筋混凝土桥梁结构。通过通直流电加速钢筋混凝土梁箍筋锈蚀,并进行箍筋锈蚀后钢筋混凝土梁的抗剪承载力试验。试验结果表明,轻微锈蚀(10%)对混凝土梁的破坏特征没有明显影响,而对其承载力略有提高。根据试验结果解释了箍筋轻微锈蚀梁的抗剪承载力略有提高的原因。