Theoretical behavior of HSC sections under torsion

The main purpose of this study is to propose a simple computational computing procedure in order to predict the global behavior of high-strength concrete beams under pure torsion.A computational procedure was developed and validated for normal-strength concrete beams and presented in a previous study. This procedure is revised and corrected in this article so that high-strength concrete beams can also be covered. Theoretical predictions are compared to some experimental results available in the literature.It is shown that the proposed computing procedure gives good predictions for the global behavior of high-strength concrete beams with hollow rectangle cross sections under pure torsion.     

方钢管混凝土柱-钢梁外加强环节点滞回性能的实验研究

进行了8个方钢管混凝土柱-钢梁外加强环式节点试件在恒定轴力和水平往复荷载作用下的滞回性能实验研究,考察了钢管混凝土柱轴压比和环板宽度对节点力学性能的影响。结果表明:柱轴压比对节点的水平承载力和抗震性能影响较大,随着轴压比的增大,节点的水平极限承载力下降,位移延性和耗能能力降低;不同环板宽度节点的滞回曲线均为饱满的梭形,强度和刚度退化不明显;本次试验的8个节点试件的层间位移延性系数μ=3.00～7.41,弹性极限位移角θy≈2.03[θe]～5.30[θe],弹塑性极限位移角θu≈1.78[θp]～3.90[θp],等效黏滞阻尼系数he=0.3576～0.5339,均满足抗震设计要求。     

钢管混凝土叠合柱-钢筋混凝土梁外加强环节点抗震性能试验研究

针对实际工程设计中的钢管混凝土叠合柱-钢筋混凝土梁外加强环节点,对其进行抗震性能试验研究。以3个不同外加强环形式的平面中节点的低周反复荷载试验为基础,结合有限元分析,对节点的承载力、刚度、延性、耗能能力、变形性能以及外加强环的应变分布规律进行分析。研究结果表明：不同外加强环形式的试件在梁端往复荷载作用下的破坏过程和破坏模式基本一致,试件的整体滞回性能和承载力、刚度退化规律也很相近,外加强环应变分布规律基本相同,均具有良好的承载力、延性及耗能能力。基于研究结果,对采用外加强环的钢管混凝土叠合柱-钢筋混凝土梁节点的构造措施提出了建议。     

法兰连接钢管混凝土柱-钢梁外加强环节点受力性能研究

钢管混凝土柱-钢梁混合结构是工程常用的结构形式.为了有效减小钢管混凝土结构在施工现场的焊接工作量,提高钢管混凝土柱-钢梁节点的安装效率,提出了一种基于法兰连接和外加强环的钢管混凝土柱-钢梁连接装配方法,其特点是采用高强螺栓、刚性法兰盘、外加强环板在同一位置实现了钢管混凝土柱-柱连接、钢管混凝土柱-钢梁连接.对采用该方法...     

Experimental study on co-working of inner and outer steel part in concrete-filled steel tube tower frame with inner stiffening parts under tension

为研究内配加劲件钢管混凝土构件在非全截面受拉时的内外钢构件共同工作性能,设计了主材构件分别为内配钢筋和内配型钢的钢管混凝土塔架缩尺加载试验,分析内外钢构件的荷载-应变曲线和内外钢构件应力比值。试验结果表明,内配加劲件钢管混凝土在非全截面受拉时,内外钢构件能够共同工作并且两者应力比值为1。采用有限元分析软件ABAQUS进行数值模拟,并将计算结果与试验结果进行比较,两者吻合较好;有限元分析结果表明,内外钢构件应变发展规律基本一致,内外钢构件变形协调;当桁架在侧向荷载作用下达到承载力极限状态时,内部钢构件和主管也分别达到了屈服应力,主管中的内部钢构件可以完全发挥材料强度,内外钢构件可以共同受力。     

高强混凝土柱抗震性能的试验研究

通过在周期反复荷载作用下高强混凝土柱的受力性能试验,考察了轴压比、混凝土保护层厚度等因素对柱延性等性能的影响.结果表明:柱的延性随轴压比或混凝土保护层厚度的增加而减小.综合本次试验和以往对高强混凝土柱的试验结果,提出了在不同设计轴压比下的抗震最小配箍特征值.     

混杂纤维混凝土劈拉性能试验研究

采用改进的钢纤维混凝土劈拉试验方法,研究了钢纤维混凝土、聚丙烯腈纤维混凝土及混杂纤维混凝土的劈拉强度及劈拉韧性,结果表明:钢纤维、聚丙烯腈纤维均能够提高混凝土的极限劈拉强度,其中钢纤维明显提高混凝土的劈拉韧性;钢一聚丙烯腈纤维组合使用对混凝土的劈拉强度及韧性具有正混杂效应.通过对试验结果的分析,推荐了钢-聚丙烯腈纤维混杂掺入混凝土时的一种较优混杂比例.     

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.     

钢筋混凝土剪力墙板的剪切滞回性能试验研究

为提高低矮钢筋混凝土剪力墙板的数值模拟精度,完善混凝土在循环荷载作用下的剪切本构理论,进行6个钢筋混凝土剪力墙板的循环剪切试验,研究配筋率及钢筋角度对钢筋混凝土剪力墙板在循环剪切应力作用下滞回性能及累积耗能能力的影响,得到试件的滞回曲线、骨架曲线、延性、刚度退化、累积耗能能力等。试验结果表明：所有试件均发生剪切破坏模式。配筋率对钢筋混凝土剪力墙板的抗剪承载力有一定影响,对其变形能力影响不明显。钢筋角度对钢筋混凝土剪力墙板的滞回曲线有显著影响,分布钢筋与剪力墙剪切斜裂缝夹角越小,其滞回曲线越饱满,累积塑性剪切角、累积延性比、等效黏滞阻尼比及累积塑性耗能系数越大,但其初始剪切刚度反而越低。该文的试验结果可为完善混凝土的本构理论提供参考。     

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。     

纤维织物增强高延性混凝土单轴拉伸性能试验研究

为研究纤维织物增强高延性混凝土(HDC)的单轴拉伸力学性能,设计7组对比试件、21组碳纤维织物和21组玻璃纤维织物增强HDC单轴拉伸试件,研究短PVA纤维掺量、纤维织物配网率和基体类型对拉伸力学性能的影响。结果表明：PVA纤维可有效改善织物 基体的界面特性和试件的破坏形态,提高纤维织物的利用率;随PVA纤维掺量和织物配网率的增加,试件逐渐展现出多缝开裂特征,纤维织物增强HDC的单轴抗拉强度大幅提高。最后,根据试验结果提出与PVA纤维掺量相关的短纤维指数以考虑PVA纤维掺量和织物 短纤维的耦合作用,可用于计算纤维织物增强HDC的抗拉强度,为实际工程中的应用提供依据。     

预制夹芯保温墙体FRP连接件抗剪性能加速老化试验研究

为实现预制夹芯保温墙体主体结构与围护结构同寿命,有必要开展混凝土环境下预制夹芯保温墙体纤维增强塑料(FRP)连接件的力学性能(主要是层间剪切性能)的加速老化试验研究。基于ACI 440.3R-04规定的试验方法,将30根预制夹芯保温墙体FRP连接件浸入60℃的模拟混凝土溶液中进行加速老化试验,侵蚀时间分别为3.65,18,36.5,92,183d,主要分析了侵蚀时间对FRP连接件层间剪切强度的影响。研究表明,在60℃模拟混凝土溶液环境下,FRP连接件的层间剪切强度早期退化较快,侵蚀36.5d后,退化速率逐渐变缓;侵蚀36.5d和183d后,FRP连接件的层间剪切强度分别下降了17.22%和26.89%。扫描电子显微镜(SEM)的观测表明,侵蚀后FRP连接件劣化区域内的纤维与周围树脂之间出现了明显的脱粘现象,而且随着侵蚀时间的增加这种脱粘现象更加明显。     

型钢超高强混凝土柱抗震性能试验研究

为研究型钢超高强混凝土柱的抗震性能,开展了27根型钢超高强混凝土柱试件的低周反复加载试验。试件设计参数为剪跨比、轴压力水平、配箍、型钢和栓钉配置情况。针对不同设计参数的试件的破坏特征、滞回曲线、水平承载力、耗能能力及变形能力、承载力及刚度退化等进行了分析,得到了各设计参数的影响规律。试验结果表明：型钢超高强混凝土柱的滞回曲线饱满且较稳定;剪跨比较大、轴压比较低、箍筋有效约束指标较大、配置H型或十字型钢的试件具有更好的抗震性能;型钢在箍筋约束效果较好时,能更充分地发挥提高柱抗震性能的作用;通过配置高强度八边形复合箍筋,能有效避免型钢超高强混凝土短柱发生脆性剪切破坏,使得其最终破坏形态为弯曲破坏,从而改善其抗震性能;配置栓钉能提高柱的抗震性能,且当柱的变形能力较强时效果更明显;试验轴压比为0.38或0.45的试件仍具有较强的耗能能力和变形能力,即型钢超高强混凝土柱具有较好的抗震性能。     

钢筋混凝土厚板裂缝间距的分析模型

建立一个简单、实用的新模型预测正交钢筋混凝土板的开裂行为。新的模型能解释箍筋对开裂行为的影响,同时也考虑了影响钢筋混凝土构件开裂行为的主要参数,包括混凝土抗拉强度、配筋率、钢筋直径、间距。采用平衡和协调方程,对钢筋混凝土单元进行研究,以求出钢筋和混凝土的平均应力。对本文试验研究结果以及涉及不同结构单元、荷载条件的已有研究成果进行一系列验证比较可知。所提出的裂缝间距模型能够预测不同荷载阶段的裂缝宽度值。在所研究案例中,试验值与模型预测值吻合较好。     

装配式高强钢筋钢纤维混凝土框架节点抗震性能试验研究

为研究装配式高强钢筋钢纤维混凝土框架节点的抗震性能,对2个预制装配式混凝土节点试件和1个现浇普通混凝土节点试件进行低周往复荷载试验,对比分析装配式混凝土节点试件的破坏特征、滞回特性和耗能能力等抗震性能指标。结果表明：节点核心区加入工字钢的装配式高强钢筋钢纤维混凝土梁柱中节点试件发生梁端弯曲破坏,满足“强柱弱梁”的抗震设计要求;普通现浇节点和采用钢板焊接端板连接的节点均发生节点核心区剪切破坏,而装配式混凝土节点核心区破坏程度较轻;在节点核心区及后浇区加入钢纤维能减少裂缝宽度,延缓裂缝传播,减轻核心区混凝土剥落程度,改善节点破坏形态;预制装配式混凝土梁柱节点试件的极限荷载、滞回性能和耗能能力均得到提高,刚度退化得到减缓,从而改善预制混凝土框架节点的抗震性能。     

钢管混凝土界面附近的局部承压实验研究

为了保证钢管混凝土梁柱节点剪力的可靠传递，常需在钢管内设置抗剪连接件。抗剪连接件的承载能力与其下混凝土的局部承压强度有关，为此，本文进行了２１个钢管混凝土在界面附近的局部承压试验，局压垫板形状分为环形和花瓣状条形，以模拟环形和钉形抗剪连接件。根据试验结果，探讨了钢管混凝土界面附近局部承压的工作机理，并给出了计算公式。     

一字形型钢高强混凝土短肢剪力墙抗震性能试验研究

对6片一字形型钢高强混凝土短肢剪力墙试件进行低周反复荷载试验,研究不同型钢配置形式、不同轴压比的型钢高强混凝土短肢剪力墙的承载力、滞回特性及破坏机理。试验结果表明：格构式配钢试件和实腹式配钢试件的破坏过程相近,试件内置实腹式钢板较好地抑制了斜裂缝的发展;轴压比对两种配钢形式试件的承载力和延性影响规律一致,即随着轴压比的提高,试件承载力提高而延性下降;格构式配钢试件承载力比实腹式配钢试件略高,但实腹式配钢试件的延性更好。根据试验结果,提出型钢高强混凝土短肢剪力墙承载力计算式,与试验结果对比表明两者吻合较好。     

型钢高强高性能混凝土框架节点抗震性能试验研究

为了研究型钢高强高性能混凝土框架节点的抗震性能,进行了5榀缩尺比例为1/4的框架中节点的低周反复加载试验,对不同混凝土强度等级、不同轴压比下梁柱节点的受力特点、应变分布、裂缝开展模式、破坏形态、变形特征、延性性能进行了研究。结果表明,型钢高强高性能混凝土框架节点的破坏过程与普通型钢混凝土框架节点相似,相同条件下节点的延性性能和耗能能力较普通型钢混凝土节点的略差,但型钢对高强高性能混凝土的有力约束改善了其本身延性差带来的不利于抗震的脆性特征,设计合理的型钢高强高性能混凝土框架节点具有良好的位移延性和滞回特性。     

型钢-钢纤维混凝土组合梁抗弯性能试验研究

为解决型钢混凝土结构中型钢与钢筋相互干扰、混凝土浇筑困难等施工难题,将型钢混凝土梁中的钢筋笼完全或部分替换成钢纤维,形成型钢–钢纤维混凝土组合梁。完成12个型钢钢纤维混凝土组合梁和1个未添加钢纤维、未设置钢筋笼对比试件的抗弯性能试验。主要研究钢纤维掺量、型钢配钢率、箍筋设置和主筋设置对抗弯性能的影响。增加钢纤维用量能够在一定程度上提高承载力,其影响程度与型钢配钢率有重要的相关性,型钢配钢率越大,钢纤维的影响越突出。纵筋的设置能够大幅提升承载力,箍筋和钢纤维能够使纵筋对承载力的增强效果更为突出。试验结果表明：在相似用钢量的情况下,无配筋的型钢钢纤维混凝土组合梁不但能够解决型钢混凝土结构的施工困难,而且能够大幅提升延性性能,但由于未配置纵筋,正截面抗弯能力有所削弱;减小保护层厚度,提高型钢配钢率,能够充分发挥型钢翼缘良好的抗弯能力,弥补未设置主筋对承载力的影响,同时增加钢纤维用量,解决因保护层减小而导致的钢与混凝土界面黏结性能变差的问题;在设置钢纤维的情况下,钢纤维掺量较多试件的损伤发展快于掺量较少的试件,并且随着钢纤维掺量的增加,峰值荷载的损伤度越来越大;钢纤维用量越多,试件在峰值荷载状态下的耐损伤性能越好,即使在较严重的损伤状态下也依然能够保持极限承载能力。     

多边多腔钢管自密实高强混凝土短柱轴心受压性能试验研究

以天津高银117大厦巨型柱为原型,按1/20缩尺设计制作7个多边多腔钢管自密实高强混凝土短柱试件。通过轴心受压试验,考察了试件的破坏形态,实测试件的荷载-变形曲线、荷载-应变曲线,研究了试件轴压性能,分析了混凝土强度、钢管壁厚度、有无钢筋笼等参数对试件承载力的影响。研究表明,多边多腔钢管自密实高强混凝土短柱轴心受压全过程大致分为四个阶段;在达到90%极限承载力之前,试件外形无明显变化;提高混凝土强度对试件承载力的提高作用最为明显,有无钢筋笼对试件承载力的影响不明显,增加钢管壁厚度不仅可以提高试件承载力,而且可以显著改善试件延性。基于试验结果,参考国内外相关规范,建立了多边多腔钢管自密实高强混凝土短柱轴心受压承载力实用计算公式,可供实际工程设计参考。