高强钢筋高韧性混凝土边节点抗震性能研究

为改善高强钢筋高强混凝土框架节点抗震性能,提出在节点核心区及向梁延伸一定范围内采用高韧性混凝土的增强措施。通过对3个不同范围采用高韧性混凝土进行增强的高强混凝土框架边节点试件和1个同条件下未增强的试件进行梁端低周往复试验,对比试件破坏形态、滞回特性、承载力、变形、延性、刚度退化和耗能等抗震性能指标。结果表明:在节点区采用高韧性混凝土进行增强,可以改善节点破坏形态,提高节点位移延性和耗能能力,减缓刚度退化。在节点核心区向梁延伸1倍有效梁高范围采用高韧性混凝土进行增强的节点,其承载能力、变形和耗能能力最好。     

600 MPa级钢筋与高强混凝土黏结锚固性能试验研究

为探讨600 MPa级高强钢筋与高强混凝土的黏结锚固性能,设计制作42个中心置筋的拉拔试件。通过单边拉拔试验,分析了混凝土强度、保护层厚度和锚固长度等因素对600 MPa级高强钢筋与高强混凝土黏结性能的影响,探讨了各影响因素对其黏结强度的影响规律。利用试验数据进行回归分析,给出了600 MPa级钢筋与混凝土的临界锚固长度经验计算式。该计算值较GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》的基本锚固长度值小,说明600 MPa级钢筋的锚固长度按GB 50010—2010计算能够满足使用要求。     

配置600 MPa级高强钢筋T形柱抗震性能试验研究

600 MPa级钢筋是一种新型高强度钢筋,为研究该钢筋应用于异形柱结构体系的可行性,对7根不同轴压比、体积配箍率和钢筋强度的混凝土T形柱试件进行低周往复荷载试验,分别对其承载力、位移、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化和耗能性能进行研究,综合评估其抗震性能。研究结果表明:配置600 MPa级钢筋的混凝土T形柱具有良好的变形能力和承载能力,提高配箍率能有效提高试件的抗震性能,提高轴压比可以提高试件的承载力,但降低其变形能力。随着钢筋强度的提高,试件的承载力显著提高。     

配置600 MPa级钢筋异形柱梁柱节点抗震性能试验研究

异形柱梁柱节点是结构的薄弱部位,为了改善异形柱梁柱节点薄弱部位的受力性能,采用配置600 MPa级高强钢筋和X形筋两种改善异形柱梁柱节点受力性能的方法。设计了4个异形柱梁柱节点组合体试件并对其进行拟静力加载试验,研究分析节点的破坏特征、滞回特性、骨架曲线、承载力、延性及钢筋应变等性能指标,揭示配置600 MPa级钢筋节点的抗震性能及配置X形筋对节点抗震性能的影响规律。研究结果表明:配置600 MPa级钢筋的节点具有较高的承载力,相比于配置500 MPa级钢筋的节点延性稍差;配置X形筋可明显改善节点的破坏特征,并可提高节点的承载力、延性及耗能能力,改善节点的抗震性能。     

配置600 MPa级钢筋混凝土框架边节点滞回性能试验研究

通过对配置600 MPa级高强钢筋高强混凝土框架梁柱边节点进行拟静力试验研究,对比分析高强钢筋高强混凝土框架梁柱边节点的滞回曲线、承载能力、位移及延性、刚度退化、耗能能力等抗震性能指标。研究结果表明:边节点试件的承载能力随着剪压比和钢筋强度等级的提高而提高,减小边节点剪压比、增加体积配箍率或提高钢筋强度可以改善节点的滞回特性,提高边节点的变形能力、耗能能力、延性性能,减缓边节点的刚度退化,从而提高配置600 MPa级高强钢筋高强混凝土框架梁柱边节点的抗震性能。     

高强钢筋高韧性混凝土框架中节点抗震性能试验研究

对4个高强钢筋高韧性混凝土框架中节点进行低周往复加载试验,对比不同范围采用高韧性混凝土进行增强的节点与同条件下未增强的节点的承载能力、变形能力、滞回特性、刚度退化、耗能能力等抗震性能指标。结果表明,在节点中采用高韧性混凝土进行增强,可以改善节点破坏形态,提高试件的承载能力和变形能力,提高构件的抗震性能,由节点核心区延伸至1倍有效梁高范围内采用高韧性混凝土进行增强的节点对变形性能、刚度退化、延性和耗能能力增强效果最佳。     

配置600 MPa高强钢筋的混凝土梁裂缝宽度试验研究

为研究配置600 MPa高强钢筋混凝土梁的裂缝分布与宽度的变化规律及平均裂缝间距与最大裂缝宽度的计算方法,分别进行了4组8根不同配筋率的配置600 MPa高强钢筋混凝土梁,以及1组2根配置400 MPa钢筋对比梁受弯加载试验.通过实测各类型裂缝的分类统计分析,明确了结构设计中配置600 MPa高强钢筋混凝土梁的裂缝宽度验算对应的主要裂缝(开裂后各级荷载作用下可持续延伸,或迅速扩展到中性轴附近的裂缝)形态特征.结合试验研究结果,建议了裂缝截面有效受拉高度的计算方法.基于实测平均裂缝间距与各级荷载作用下实测最大裂缝宽度与采用现行国内外规范验算模式计算结果的比较分析,建立了适用于配置600 MPa高强钢筋的混凝土梁的平均裂缝间距计算式,提出了2种最大裂缝宽度的验算模式.由试验实测值与计算值的比较结果可知,所建议计算式的精度较好,且更适用于配置600 MPa高强钢筋的混凝土梁的裂缝宽度验算.     

配置600 MPa高强钢筋的混凝土梁裂缝宽度试验研究

为研究配置600 MPa高强钢筋混凝土梁的裂缝分布与宽度的变化规律及平均裂缝间距与最大裂缝宽度的计算方法,分别进行了4组8根不同配筋率的配置600 MPa高强钢筋混凝土梁,以及1组2根配置400 MPa钢筋对比梁受弯加载试验.通过实测各类型裂缝的分类统计分析,明确了结构设计中配置600 MPa高强钢筋混凝土梁的裂缝宽度验算对应的主要裂缝(开裂后各级荷载作用下可持续延伸,或迅速扩展到中性轴附近的裂缝)形态特征.结合试验研究结果,建议了裂缝截面有效受拉高度的计算方法.基于实测平均裂缝间距与各级荷载作用下实测最大裂缝宽度与采用现行国内外规范验算模式计算结果的比较分析,建立了适用于配置600 MPa高强钢筋的混凝土梁的平均裂缝间距计算式,提出了2种最大裂缝宽度的验算模式.由试验实测值与计算值的比较结果可知,所建议计算式的精度较好,且更适用于配置600 MPa高强钢筋的混凝土梁的裂缝宽度验算.     

HRB600级钢筋高强混凝土梁受弯性能试验研究

为了解HRB600级钢筋高强混凝土梁的受弯性能,对9根高强钢筋高强混凝土梁和1根HRB400级钢筋梁进行受弯试验,对比分析不同设计变化参数对试验梁的承载力、挠度和裂缝发展变化规律的影响。以试验为基础,探讨了混凝土强度与HRB600级钢筋合理匹配问题,分析国内外现行设计标准对HRB600级钢筋高强混凝土梁承载力、挠度及裂缝宽度计算方法的合理性。研究结果表明:HRB600级钢筋高强混凝土梁的承载力实测值与相关标准推荐算式计算值吻合较好;对于短期最大裂缝宽度,GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》的计算误差相对较小;对于挠度,GB 50010—2010的计算值相对于实测值及美国ACI318-08计算值偏小些,可靠性水平相对低些,但对HRB600级钢筋高强混凝土梁的挠度计算仍具有适用性;HRB600级钢筋与C80—C100混凝土匹配效果较佳。     

高强钢筋高强混凝土空间边节点抗震性能研究

为了研究高强钢筋高强混凝土带板空间边节点的抗震性能,采用有限元分析软件ABAQUS,对17个高强钢筋高强混凝土空间边节点进行分析,得到各个试件的滞回曲线和骨架曲线,研究了轴压比、现浇楼板厚度、节点核心区配箍率对高强带板空间节点骨架曲线、延性、耗能和承载力的影响规律。结果表明:由于现浇楼板的存在,空间节点受到明显的扭转约束作用,试件的骨架曲线正反向出现明显的不对称性,通过对轴压比、现浇楼板厚度、核心配箍率等影响因素的合理控制可以提高该类节点的承载能力和极限变形性能。     

600 MPa高强钢筋与混凝土的粘结锚固性能试验研究

为研究600MPa高强钢筋与混凝土粘结锚固性能,设计了72个棱柱体试件进行拉拔试验,对600MPa高强钢筋粘结锚固的破坏形态及粘结应力分布进行分析,通过建立基本粘结滑移关系及位置函数,确定600MPa高强钢筋在混凝土结构中的粘结滑移本构关系。采用一次二阶矩法进行可靠度分析,提出锚固长度设计建议。研究表明:600 MPa高强钢筋粘结锚固的破坏形态及粘结应力分布与普通钢筋类似且粘结锚固性能良好,《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)基本锚固长度计算公式依然适用于600 MPa高强钢筋。     

600 MPa级新型高强抗震钢筋的混凝土梁抗裂性能研究

研究配制最大力总伸长率大于9%的600 MPa级新型高强抗震钢筋的混凝土梁的抗裂性能。进行了不同混凝土强度等级(C30、C40、C50、C60)和不同钢筋强度等级(335、400、600 MPa)的钢筋混凝土梁抗裂度的系统试验,结果表明:钢筋强度的增加对混凝土抗裂性能提高有限,混凝土强度仍是影响抗裂的重要因素。通过开裂弯矩试验值与GB 50010、JTJ 267、DL/T 5057等现行规范计算值的详细比较分析可知:现行各混凝土设计规范中,对于混凝土强度fcu≥50 MPa的情况,其计算值都高于实测值较多,即现行规范高估了强度等级为C50以上的钢筋混凝土梁的抗裂性能,其设计抗裂安全性偏低。由此,基于试验实测数据,给出了钢筋混凝土梁抗裂度的修正公式,其与试验结果吻合良好。     

钢筋钢纤维高强混凝土框架边节点抗震性能试验研究

对4个钢筋钢纤维混凝土框架边节点进行低周反复加载试验研究,探讨钢纤维体积率和配箍率对该类型节点抗震性能的影响。结果表明,随着钢纤维体积率和配箍率的增大,加强了对节点核心区混凝土的约束作用,增强了节点核心区抗剪能力,减慢了抗剪承载力退化速率,减缓了节点刚度退化程度,降低了刚度退化状况,减小了节点核心区剪切变形,增大了节点延性,提高了框架节点的耗能能力。     

配置600 MPa级钢筋的混凝土十形截面柱抗震性能试验

通过对6个配置600 MPa级钢筋的混凝土异形柱和1个配置HRB500钢筋的普通混凝土异形柱进行低周反复加载试验,分析轴压比和箍筋间距对600 MPa级钢筋异形柱构件的破坏特征、承载能力、变形能力、滞回能力、耗能能力以及刚度退化的影响规律,研究600 MPa级钢筋在异形柱中的适用性。结果表明:所有试验异形柱在剪力和弯矩共同作用下均发生弯曲剪压型破坏;小箍筋间距能够提高异形柱的延性性能和耗能能力,改善异形柱的抗震性能;轴压比对于异形柱变形能力有显著影响,高轴压比下,其变形能力差,但是承载力有所提高;与普通钢筋异形柱相比,配置600 MPa级钢筋的异形柱承载能力有所提高并且具有优良的抗震性能。     

配置600MPa钢筋预制混凝土柱连接区抗震性能试验研究

设计了2个钢连接件连接和3个半灌浆套筒连接预制钢筋混凝土柱试件,对试件进行了低周反复加载试验,研究了预制柱的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、钢筋应变、刚度退化以及耗能能力,分析了连接形式、轴压比等因素对其抗震性能的影响。试验结果表明:采用钢连接件连接的预制柱Z-1的抗震性能比预制柱Z-2要好;3个采用半灌浆套筒连接的预制柱均能有效传递荷载,结合面处未出现滑移错动。采用钢连接件连接的预制柱Z-1与半灌浆套筒连接预制柱的滞回曲线、耗能能力相当,但后者变形能力更强。轴压比较高的预制柱,骨架曲线下降段更陡,变形能力更弱,但耗能能力更强。采用大直径纵筋半灌浆套筒连接的预制柱承载力略有降低,骨架曲线下降段较陡,后期刚度衰减更快,变形能力更弱。     

HRB600级钢筋高强混凝土柱抗震性能试验研究

为研究HRB600级钢筋高强混凝土柱的抗震性能,进行9根截面尺寸为600mm×600mm的高强混凝土柱在工程实际轴压比条件下的低周反复荷载试验,主要设计变化参数为钢筋等级、箍筋间距、混凝土强度和轴压比。对比分析各试件的破坏形态、滞回性能、承载力、延性、刚度退化和耗能能力,基于试验建立HRB600级钢筋高强混凝土柱的恢复力模型。结果表明：各试件的破坏形态相似,均为延性弯曲破坏,柱底出现塑性铰,纵筋屈曲,混凝土保护层脱落;HRB600级钢筋高强混凝土柱不仅具有较好的滞回性能以及变形与耗能能力,且震后可恢复性能相对较好;高强混凝土柱设计中,HRB600级钢筋与C80混凝土匹配应用效果较优;合理配置箍筋,可使HRB600级钢筋高强混凝土柱在高轴压比条件下的延性系数大于4.0;文章基于足尺构件试验建立的恢复力模型,以期可为相关工程结构抗震弹塑性分析提供参考。     

500MPa级钢筋在高强混凝土中的锚固性能试验研究

进行了15组45个中心置筋拉拔试件试验,混凝土立方体抗压强度实测值在66.6MPa～89.2MPa,钢筋为HRB500,研究混凝土强度和相对保护层厚度对粘结锚固性能的影响。试验表明:66.6MPa～77.2MPa的试件极限粘结强度随混凝土抗压强度的提高而增大,而78.7MPa及以上试件极限粘结强度停止增长并有所降低;试件的极限粘结强度随相对保护层厚度c/d的增长近似呈线性增长;高强混凝土与普通混凝土相比劈裂后粘结强度的增长程度不明显。将极限粘结强度试验值与高强混凝土粘结强度公式计算值对比可知,锚筋直径为25mm,混凝土强度89.2MPa试件试验值较公式值偏小。     

配置600 MPa级钢筋的十字形柱抗震性能试验研究

通过对6个配置不同配箍率、轴压比的600 MPa级钢筋十字形柱试件进行低周往复加载试验,根据试件的滞回曲线、骨架曲线和刚度退化曲线,对各试件的承载能力、位移及延性和耗能能力进行分析,研究配箍率和轴压比对配置600 MPa级钢筋的十字形柱抗震性能的影响。研究结果表明:增大配箍率能够提高试件的变形能力,增强试件的延性,改善十字形柱的滞回性能;减小轴压比,可以减缓试件的刚度退化,但试件的极限承载力降低。     

配置600 MPa级高强钢筋混凝土剪力墙的抗震性能研究

通过对4片配置600 MPa级高强钢筋的混凝土剪力墙进行拟静力试验,分析各试件的破坏特征、滞回曲线、承载力及变形能力、刚度退化、耗能能力等抗震性能指标,研究600 MPa级高强钢筋用于剪力墙边缘约束端柱及墙板时对其抗震性能的影响。研究表明:试件的破坏形态为弯曲破坏;与普通钢筋混凝土剪力墙相比,端柱采用等强度代换配置高强纵筋的混凝土剪力墙的屈服荷载、位移和变形能力均有所提高,墙板配置高强分布筋的混凝土剪力墙的抗弯承载力、各项抗震性能指标也均有提升。在试验基础上提出了考虑高强钢筋的带端柱混凝土剪力墙水平承载力计算式,计算值与试验值吻合较好。     

配置600 MPa级钢筋部分预应力混凝土梁试验研究及数值模拟

通过对5根配置600 MPa级钢筋的有黏结部分预应力混凝土梁进行试验,研究非预应力纵向受拉钢筋配筋率、非预应力纵向受拉钢筋强度等级对预应力混凝土梁受弯承载力、短期最大裂缝宽度和跨中挠度等的影响。研究结果表明:承载力和短期内最大裂缝宽度计算式仍可用JTG D62—2004《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》来计算;600 MPa级钢筋在预应力混凝土中抗拉强度取500 MPa具有足够的安全储备。运用数值模拟分析,提高非预应力纵向受拉钢筋强度等级,可以提高试验梁变形能力。