足尺寸GFRP筋HFRC柱的轴压性能与理论研究

为了研究玻璃纤维增强聚合物( glass fiber reinforced polymer, GFRP )筋混杂纤维混凝土( hybrid fiber reinforced concrete,HFRC)柱的轴压性能,进行了5个GFRP筋HFRC柱和1个未配筋HFRC柱的轴压试验,分析了GFRP箍筋间距和纵筋配筋率对GFRP筋HFRC柱轴压性能的影响规律。结果表明：提高GFRP纵筋配筋率可以提高试件的承载力,箍筋间距小的试件的延性明显高于箍筋间距大的试件。根据试验数据回归出了GFRP筋HFRC柱峰值应力、峰值应变以及承载力的计算公式。     

配置高强箍筋混凝土柱承载力数值分析

通过对6根配置不同强度、不同箍筋间距的高强混凝土柱在轴向压力作用下进行非线性有限元数值模拟,研究了混凝土轴压柱应力—应变关系曲线和裂缝开展规律、箍筋约束混凝土的机理、箍筋间距和箍筋强度对混凝土轴压柱承载力的影响。结果表明：伴随着箍筋间距的加密和箍筋强度的提高,混凝土柱的承载力和峰值应变有着显著的提高。     

活性粉末混凝土柱抗震性能试验

为了考察活性粉末混凝土柱类构件的抗震性能,开展了18根活性粉末混凝土柱的拟静力试验,研究了轴压比、纵筋配筋率、配箍率和钢纤维体积含量4个因素对活性粉末混凝土柱破坏形态、滞回特性、骨架曲线、刚度、承载力及延性的影响规律.研究表明:活性粉末混凝土柱的承载力随着轴压比的增大而提高,但其延性随着轴压比的增大有下降的趋势;试件柱的承载力及位移延性系数随着纵筋配筋率的增大而显著增大;配箍率的提高一定程度上改善了荷载达到峰值后阶段的滞回特性,骨架曲线的下降段变得较为平缓;钢纤维掺量的增加,改善了试件柱的破坏进程,一定程度上提高了试件柱的延性及耗能能力.     

配筋圆钢管自密实混凝土柱抗震性能试验研究

通过7根配筋圆钢管自密实混凝土柱和1根圆钢管自密实混凝土对比柱的低周反复荷载试验,研究了纵筋配筋率、轴压比和钢管壁厚对配筋圆钢管自密实混凝土柱的承载力、延性、耗能能力和性能退化规律的影响。试验结果表明：配筋圆钢管自密实混凝土试件的滞回曲线饱满,表现出良好的抗震性能,在加载中后期,配筋试件的纵筋屈服,强度得到发挥,配筋圆钢管自密实混凝土试件的承载力和延性较普通圆钢管自密实混凝土试件均有不同程度提高,同时,耗能性能提高,且纵筋配筋率越大,配筋圆钢管自密实混凝土试件的承载力和延性也越大。轴压比和钢管壁厚对配筋圆钢管自密实混凝土柱抗震性能的影响规律与普通圆钢管混凝土柱相同。     

复合螺旋箍筋约束混凝土柱偏压性能试验

采用复合螺旋箍筋约束混凝土柱,能在提高混凝土核心强度的同时,实现高延性,可支撑高地震设防烈度区重要结构的设计建造.以箍筋间距与轴向力偏心距为基本参数,完成了6根复合螺旋箍筋约束混凝土柱偏心受压试验,并与同条件下两类常规复合箍筋柱进行对比.获得了轴向力-侧向变形关系、轴向力-箍筋应变关系及轴向力-压区边缘混凝土压应变关系等,发现不同螺距/间距及偏心距下试验柱先后出现纵筋屈服与混凝土压碎的破坏模式.试验结果表明,破坏时采用不高于80 mm螺距/间距的复合螺旋箍筋柱正截面承载力及以柱高中点侧移定义的位移延性系数较常规螺旋箍筋柱有一定提高.结合试验结果,发现偏压复合螺旋箍筋柱破坏机制与螺旋箍筋强核心约束和外围方形箍筋次约束的复合作用明显相关,破坏主要是核心螺旋箍筋约束失效后混凝土压碎引起,而外围复合箍筋在峰值荷载后对混凝土仍具有一定约束作用.基于破坏机制,区分了两类约束区对柱承载力贡献,提出了复合螺旋箍筋柱偏压承载力计算方法.     

高强钢筋混凝土桥墩抗震性能试验研究

试验对配有HRB500高强钢筋混凝土桥墩试件进行低周往复加载试验,比较不同钢筋强度、箍筋间距和轴压比对桥墩试件的破坏特征、承载能力、位移、滞回特性、骨架曲线、刚度退化和耗能能力等抗震性能指标的影响。研究表明:钢筋强度、轴压比和箍筋间距对配有HRB500高强钢筋混凝土桥墩的抗震性能影响效果显著。增大钢筋强度、减小轴压比和减小箍筋间距都能够提高高强钢筋混凝土桥墩试件的变形能力,在提高桥墩试件滞回性能的同时,减缓试件的刚度退化。增大钢筋强度、增大轴压比和减小箍筋间距可以增强桥墩试件的极限承载力。     

配筋UHPC柱的抗震性能及影响因素分析

为研究配筋超高性能混凝土(ultra-high performance concrete, UHPC)柱抗震性能及影响因素,以碳纤维增强树脂(carbon fiber reinforced polymer, CFRP)布缠绕、钢筋强度和剪跨比为参变量,对1根普通钢筋UHPC柱、1根CFRP布缠绕的普通钢筋UHPC柱和3根高强钢筋UHPC柱进行了低周往复试验,分析了试件的破坏形态、荷载-位移曲线、延性和耗能能力等。结果表明:对于剪跨比为1.5～4.0的配筋UHPC柱,延性及耗能能力均较好;在CFRP缠绕或较大剪跨比下,试件的破坏形态由剪压破坏转变为弯剪破坏,延性得到明显改善;提高UHPC柱纵筋和箍筋的强度可提高试件的承载力和延性;普通箍筋的裂后工作能力较差,建议UHPC受剪构件配置屈服强度在600 MPa以上的箍筋;基于桁架-拱模型,建立了考虑钢纤维抗拉贡献、轴压比和剪跨比影响的配筋UHPC柱的抗剪承载力计算公式,计算值与试验值吻合较好,可为UHPC结构设计提供参考。     

配置高强钢筋的高强混凝土轴压柱承载力计算分析

通过对12个配置不同箍筋间距、箍筋强度、纵筋强度以及混凝土强度的轴压短柱进行非线性有限元分析,对其承载力进行了研究,比较了箍筋的强度、间距、纵筋强度以及混凝土强度等因素对其承载力的影响,结果表明:采用密排高强箍筋约束混凝土是提高混凝土轴向承载力的有效措施,即箍筋间距较小、强度较高的约束混凝土构件具有较好的受力性能.     

玻璃纤维筋与钢筋混杂配筋柱正截面承载力

为了解决配筋率、偏心距和混杂配筋面积比对混凝土柱的破坏形式、影响侧向位移和柱正截面承载力计算的问题,采用构件试验的方法,对6根钢筋与玻璃纤维增强聚合物筋混杂配筋柱进行偏压试验。试验结果表明:混杂配筋柱最终破坏形式均为混凝土压碎且承载力较高,破坏前柱内玻璃纤维增强聚合物筋保持完好;通过合理配筋,柱延性及受拉玻璃纤维增强聚合物纵筋强度能够较好发挥;试验中玻璃纤维增强聚合物纵筋与混凝土截面应变分布符合平截面假定;同荷载时,柱侧向位移随配筋率增大而减小,随混杂配筋面积比(玻璃纤维增强聚合物与钢筋面积之比)和偏心距增大而增大。依据平截面假定,建立了混杂配筋柱正截面承载力公式,计算准度较高,供设计参考。     

约束混凝土柱配置高强纵筋小偏压性能分析

采用高强箍筋能够对高强混凝土形成有效约束并大幅提高其变形能力,为受压构件中配置高强度纵筋奠定了基础。本文提出采用高强度钢筋（500 MPa 以上）作为高强箍筋约束高强混凝土柱中的纵筋。首先对建立的有限元模型与相同参数下的试验结果进行对比,验证了模型的准确性;然后,采用有限元方法分析了箍筋间距、纵向钢筋配筋率对纵筋应力水平、混凝土强度的影响,结果表明合理的选择箍筋间距,高强纵筋在构件中可发挥较好的作用;最后,探讨了纵向钢筋强度与构件承载力之间的关系,为约束混凝土柱中配置高强纵筋的理论研究与应用提供了参考。     

配置HRB600E高强钢筋的混凝土柱抗震性能试验研究

HRB600E钢筋是一种新型高强度钢筋,为改善矩形柱抗震性能并推广HRB600E级高强钢筋的应用,通过对6个配置HRB600E钢筋的不同轴压比、不同钢筋强度和纵筋配筋率的混凝土矩形柱进行低周往复荷载试验,得到试件的滞回曲线、骨架曲线和纵筋应变曲线。对比分析高强钢筋混凝土柱的破坏特征、滞回特性、骨架曲线、刚度退化等抗震性能指标。研究结果表明：配置HRB600E高强钢筋的混凝土柱的破坏特征与配置普通钢筋的混凝土柱相似;通过减小轴压比或增加钢筋强度均能改善配置HRB600E高强钢筋试件的滞回特性、减缓刚度退化、提高试件的抗震性能;配置高强钢筋的构件与高强混凝土配合使用时受力性能更优。     

高强度螺旋箍筋约束下的高强混凝土圆柱延性分析

目的研究高强度螺旋箍筋约束下的高强混凝土圆柱的延性性能与其影响参数之间的关系．方法利用“截面条带法”，编制了配有高强钢筋的高强混凝土圆柱延性性能的非线性分析程序。对影响其延性的主要参数——轴压比、体积配箍率、箍筋强度、纵筋配筋率等参数的影响规律进行数值分析，揭示该类构件的位移延性系数与其影响参数之间的关系．结果通过大量的数值计算，得到了高强度螺旋箍筋约束下高强混凝土柱的位移延性系数同轴压比、体积配箍率、箍筋强度和纵向钢筋配筋率之间的关系曲线．结论数值计算表明高强混凝土圆柱的延性性能随轴压比的减小、箍筋强度的提高、体积配箍率的加大而增大；部分配置高强度纵向钢筋可明显改善高强混凝土柱的延性；通过对数值计算结果的回归分析并结合试验结果提出了配有高强钢筋的高强混凝土柱的位移延性经验计算公式．     

横向约束钢筋新配筋方案高性能混凝土剪力墙抗震性能的试验研究

为改善高性能混凝土剪力墙的变形能力,提出了在截面两端采用横向约束钢筋新配筋方案———分段约束高强箍筋,并按性能设计理论设计了4个高性能混凝土剪力墙试件,进行了拟静力试验;分析了轴压比、约束箍筋数量及范围等因素对剪力墙的延性、耗能能力和破坏形态的影响.研究结果表明,横向约束钢筋新配筋方案能有效增大高性能混凝土剪力墙截面的约束效果,根据轴压比和位移延性需求确定的分段约束箍筋数量和范围,可以明显改善高性能混凝土的脆性,使高性能混凝土剪力墙的延性指标达到设计要求.     

考虑尺寸影响的箍筋约束混凝土轴压本构模型

已有箍筋约束混凝土轴压本构关系模型大多未考虑尺寸效应的影响,或通过采用强度折减系数法来粗糙反映尺寸的影响。为研究大尺寸箍筋约束混凝土柱轴心受压性能及尺寸效应规律,根据已有箍筋约束混凝土圆柱和方柱轴压破坏试验结果,分析了体积配箍率、箍筋形式（方箍及圆箍）及试件尺寸对箍筋约束混凝土应力-应变曲线的影响。考虑体积配箍率及箍筋形式的影响,建立了箍筋约束混凝土峰值应变尺寸效应公式,并结合前期箍筋约束混凝土名义轴压强度（峰值应力）尺寸效应公式,提出了可考虑尺寸影响的箍筋约束混凝土轴向压缩全应力-应变关系模型。与试验及模拟结果进行对比发现,建立的可考虑强度和峰值应变尺寸效应的本构关系与已有试验结果吻合较好,模型计算曲线与试验曲线接近。     

外包ECC-PVC管混凝土短柱轴压力学性能有限元分析

针对传统混凝土柱受到轴压破坏时外层混凝土开裂、剥落较为严重的情况,拟采用一种外包ECC-PVC管新型混凝土组合柱.通过ABAQUS模拟软件建立分析模型,将模拟结果与试验数据进行对比,研究PVC管厚度、核心区域面积比、是否内配PVC管、纵筋配筋率和箍筋间距等不同影响参数下组合柱的轴压力学性能,并分析其受力机理.研究表明内配PVC管、增大纵筋配筋率、缩小箍筋间距及增加PVC管厚度都会提高组合柱延性;内配PVC管导致组合柱承载力下降;PVC管厚度需要合理取值;ECC与PVC管组合效应较好.研究成果可为ECC及PVC管应用于土木结构提供参考.     

约束再生混凝土足尺试件受压应力-应变全曲线试验研究

为研究箍筋约束再生混凝土的单轴受压应力-应变全曲线,对9个直径为500mm、高度为1500mm的再生混凝土圆形柱进行试验,采用20000kN伺服液压试验机进行位移控制加载。试验参数主要为纵筋率、箍筋间距与直径、加载应变速率。试验结果表明,箍筋间距、配箍率对试件延性影响较大。当加载应变速率由0.000003/s增大到0.0033/s时,试件的峰值应力增大1.14倍。分析表明,再生混凝土应力-应变全曲线与普通混凝土类似,但下降段较普通混凝土陡峭,脆性更为明显。     

不同配筋率下中空GFRP管钢筋混凝土柱的性能研究

鉴于国内外对GFRP混凝土柱已有的研究结果,提出了中空GFRP钢筋混凝土柱这一新型结构。设计3个中空GFRP钢筋混凝土柱,通过静力试验方法考察了3种配筋率下构件的受压能力。同时,结合有限元软件ANSYS对试件进行了仿真分析。结果表明,试件的承载力随着配筋率的增大而增大,但承载力的变化幅度与纵向钢筋面积的变化幅度不呈线性关系;组合柱的约束能力随着配筋率的增大先增大后减小;该新型组合柱纵向钢筋配筋率为0.9%时承载力最大,GFRP管对核心混凝土的约束能力最大。     

GFRP 筋混凝土短柱偏压性能试验研究

进行了3组玻璃纤维增强复合材料（GFRP）筋混凝土短柱偏心受压破坏试验,对GFRP筋混凝土偏心受压柱的破坏形态、侧向挠度、内部筋体应变与混凝土表面的应变等试验结果进行了分析。结果表明：GFRP筋混凝土柱的破坏形式为受压破坏,随着初始偏心距的减小,GFRP筋混凝土柱的承载力有增大趋势;GFRP筋作为受压筋与混凝土的协同作用良好,且试件加载时的初始偏心距越小,混凝土与GFRP筋的协同作用越好;GFRP筋有较好的抗压性能,作为受力筋应用到混凝土受压构件中有很大的优越性。     

高强钢筋约束混凝土矩形柱的抗震性能试验研究

目的 研究通过配置高强度等级横向钢筋，增强高强混凝土矩形柱的承载能力和变形性能．方法 通过6根配有1420级预应力钢棒（简称PC钢棒）作高强钢筋，混凝土强度等级分别为C60和C90的高强混凝土柱在低周反复荷载下的模型试验，研究了轴压比、箍筋（包括含箍特征值、箍筋间距、箍筋种类）、纵筋和混凝土强度等级等参数对其抗震性能的影响．结果 明确了其破坏机理和强度及变形的主要影响参数．在试验的基础上，提出了配置PC钢棒作箍筋和部分作纵筋的高强混凝土柱的位移延性比与轴压比和含箍特征值关系的经验公式，计算得出的试件位移延性比的计算值与实测值吻合较好．结论 在高强混凝土柱中配置高强度箍筋和部分配置高强度纵筋，并保证一定的构造措施，可有效提高柱的延性，增强抗震能力。     

承压状态下网状箍筋约束PC管桩抗震性能试验

与普通混凝土桩相比,预应力混凝土管桩(PC管桩)抗震性能差,为改善其性能提出一种新型网状箍筋约束的PC管桩.通过对2组共4根PC管桩试件在不同轴压比下的拟静力试验,研究配筋形式、轴压比对其抗震性能的影响,其中一组为新型网状箍筋约束另一组为普通螺旋配箍,各组轴压比分别为0.3、0.5.详细记录试验破坏过程,得到试件的滞回曲线、骨架曲线、承载力、变形能力,刚度退化曲线和耗能能力等.试验结果表明:各试件均产生受弯破坏,延性系数在2.99～3.96之间;网状箍筋约束试件耗能能力强,其滞回环较螺旋配箍试件饱满;试件承载力、延性以及耗能能力受轴压比影响较大,轴压比越大,承载力越大,延性及耗能能力越差.给出了网状箍筋约束PC管桩正截面承载力计算公式,同时,对高轴压比作用下预应力混凝土管桩正截面抗弯承载力公式提出了修改建议.