型钢混凝土构件轴心及偏心受拉性能试验研究

为探究型钢混凝土构件受拉性能,结合结构大厅现有500t压力机,自行研发一套拉压转换装置。对12根型钢混凝土受拉构件进行单调加载试验研究。通过改变型钢腹板厚度、型钢翼缘厚度、配钢率、偏心距以及配筋率等主要参数。对试件的承载力、侧向位移、裂缝的情况进行了参数影响分析。试验结果表明,偏心受拉试件偏心距越大,试件屈服荷载及极限荷载下降情况越明显,且侧向位移及破坏裂缝宽度越大;在轴心受拉试件中,型钢配钢率及腹板、翼缘厚度对试件的屈服荷载、极限荷载影响明显,对于偏心受拉试件影响不大;而配筋率对承载力、侧向位移、裂缝宽度影响甚微。     

无黏结预应力型钢混凝土偏拉构件裂缝控制试验研究及计算方法

基于对2根型钢混凝土偏拉构件和13根无黏结预应力型钢混凝土偏拉构件的试验现象,分析其裂缝发展形态,深入研究预应力筋根数、预应力度、偏心距、配钢量及配筋率对预应力型钢混凝土偏拉构件的裂缝间距及裂缝宽度的影响,并以试验为基础,推导了预应力型钢混凝土偏拉构件的最大裂缝宽度计算式,计算结果与试验结果吻合较好。     

预应力CFRP筋SRC偏拉构件挠度试验研究

预应力CFRP筋SRC(型钢混凝土)构件是将CFRP筋作为预应力筋穿入型钢混凝土中形成的新型结构构件。将预应力张拉水平、偏心距、配钢量作为试验参数,对8根预应力CFRP筋型钢混凝土构件进行竖向拉伸试验研究,通过观测构件变形情况分析其最终破坏形态以及加载到屈服阶段时的挠度特性。结果表明：偏心距与预应力张拉水平是影响试件挠度特征的重要影响因素,而改变含钢率对试件屈服阶段的挠度特性影响不为明显。同时,对各试件最大挠度进行分析。利用结构力学中的刚度解析法与欧拉经典挠曲理论推导出预应力CFRP筋型钢混凝土构件在屈服荷载条件下最大挠度计算式,并将计算值与试验值进行比较,结果表明两者吻合较好。     

钢-玄武岩纤维复合筋混凝土柱受压性能试验研究

为研究钢-连续纤维复合筋(SFCB)混凝土柱的受压性能,设计并制作钢筋混凝土柱、玄武岩纤维增强复合筋(BFRP)混凝土柱、钢-玄武岩纤维复合筋混凝土柱共3组构件进行静力受压性能试验.研究纵筋种类和偏心距对构件承载力、柱中侧向位移、裂缝及破坏形态的影响.结果表明:偏心距越大,构件极限承载力越小,柱中侧向位移和裂缝宽度越大;相同配筋率的混凝土柱,轴心受压状态下SFCB构件极限承载力比钢筋混凝土构件高9％,比BFRP筋构件低19.8％;偏心受压状态下,SFCB构件和钢筋混凝土构件抵抗变形和裂缝的能力优于BFRP筋构件.     

新型配螺旋箍筋装配式SRC柱偏压性能研究

提出了1种新型的配螺旋箍筋的装配式型钢混凝土柱,为研究其在偏心受压荷载下的受力性能,以型钢型号,相对偏心距为参数设计了6根配螺旋箍筋的试件,1根配普通箍筋的试件以及1根现浇型钢混凝土试件作为对比,进行非线性仿真分析。结果表明：随着相对偏心距的增大,装配式螺旋箍筋柱的正截面极限承载逐渐减小,但相对于普通型钢混凝土柱更高,其破坏形式基本都为混凝土受压区压碎脱离,同时当型钢含钢率较低时,构件的承载力会由于型钢的全截面屈服而明显降低,构件承载力未能得到充分利用,因此应该限制螺旋箍筋柱的最小含钢率。     

十字形钢骨混凝土异形柱偏心受压试验研究

为了研究实腹式钢骨混凝土异形柱在偏心荷载下的破坏机理、受力性能及变形能力.本文通过对12个十字形钢骨混凝土异形柱进行偏心受压承载力的试验研究,观察了含钢率和偏心距不同情况下的试件受力过程和破坏形态,分析了钢骨混凝土异形柱的荷载一位移曲线、承载力、位移延性等力学性能.通过试验,明确了钢骨混凝土异形柱的破坏特征,含钢率对承载力的影响.试验结果表明,含钢率越大,构件的承载力及延性也会相应增加,钢骨混凝土异形柱具有较高的承载能力和较好的延性.     

L形配钢型钢混凝土矩形柱偏压力学性能研究

L形配钢型钢混凝土(SRC)矩形柱用作高层建筑角柱时,可避免T形配钢SRC柱梁柱型钢不连续造成的传力不直接和应力集中问题。为揭示L形配钢SRC柱偏压力学性能,设计了不同荷载偏心率、长细比和不同配钢形式的5根L形配钢SRC矩形柱和1根T形配钢SRC矩形柱并对其开展偏心受压试验。结果表明：L形型钢在混凝土的不均匀约束作用下,试件裂缝双向不对称发展,且在同一截面高度处,L形配钢SRC柱拉压区的钢筋和型钢不同时屈服;但型钢不对称并没有明显降低试件的承载力和延性。在试验研究基础上建立有限元模型,拓展分析荷载偏心率、长细比、腹板偏心对L形配钢SRC柱偏压力学性能的影响。模型分析表明：L形配钢SRC柱的拉压区界限呈斜直线,但因斜率较小且试件承载力与T形配钢方式无明显差异,在构件截面设计时相对受压区高度可按直线进行简化;分析多种工况的有限元模型,建议取荷载偏心率0.45作为构件设计时大小偏压的初步判别标准。     

高温作用后不等肢L形截面型钢混凝土柱偏心受压性能试验研究

对8根不等肢L形截面型钢混凝土柱进行高温作用后的受力性能试验研究,1根未受火柱作为对比试件。柱配钢形式为桁架式配钢,试验中考虑加载角与加载偏心距的影响。通过试验,获得试件破坏形态以及承载力、截面平均应变分布、荷载-滑移曲线和截面变形特性。研究结果表明：柱肢内侧两面受火1 h的不等肢L形截面型钢混凝土柱仍然具有较高的竖向承载能力;空腹式配钢与合理的腹杆布置能够保证型钢与混凝土的协同工作,应变平截面假定仍然适用;不等肢L形截面型钢混凝土柱长肢方向的截面弯曲刚度较短肢的大,加载角0°时的刚度大于加载角45°时的刚度。     

高温作用后不等肢L形截面型钢混凝土柱偏心受压性能试验研究

对8根不等肢L形截面型钢混凝土柱进行高温作用后的受力性能试验研究,1根未受火柱作为对比试件。柱配钢形式为桁架式配钢,试验中考虑加载角与加载偏心距的影响。通过试验,获得试件破坏形态以及承载力、截面平均应变分布、荷载-滑移曲线和截面变形特性。研究结果表明:柱肢内侧两面受火1 h的不等肢L形截面型钢混凝土柱仍然具有较高的竖向承载能力;空腹式配钢与合理的腹杆布置能够保证型钢与混凝土的协同工作,应变平截面假定仍然适用;不等肢L形截面型钢混凝土柱长肢方向的截面弯曲刚度较短肢的大,加载角0°时的刚度大于加载角45°时的刚度。     

钢筋笼锈蚀预应力混凝土梁承载力试验与计算模型

对5根预应力混凝土梁(4根钢筋笼锈蚀,1根完好)进行了正截面受弯承载力试验,总结了极限状态下的裂缝发展状况,分析了钢筋笼锈蚀程度对构件荷载—挠度关系、荷载—应变曲线的影响。建立了考虑箍筋锈蚀和受压纵筋锈蚀对受压区混凝土综合损伤的锈蚀预应力混凝土梁受弯承载力计算模型。试验表明,氯盐侵蚀作用后构件的受力裂缝会与锈胀裂缝贯通,结构符合适筋破坏特征,中和轴上移。     

型钢混凝土组合板柱节点冲切破坏机理研究

为研究型钢混凝土组合板柱节点的抗冲切性能,以节点布钢形式、板纵筋配筋率、混凝土强度等级、板厚及型钢配钢率为研究参数,共设计了12个数值分析模型,采用有限元软件ABAQUS进行了计算,分析了各模型的竖向荷载-板中心挠度曲线、极限承载力,并详细地探究了型钢混凝土组合板柱节点的冲切破坏机理。研究结果表明,在板柱节点中布置型钢可显著提升节点的抗冲切性能,并且随着型钢布钢数量、板纵筋配筋率、混凝土强度等级、混凝土板厚及型钢配钢率的增加,节点的抗冲切性能均会得到不同程度的提升。在型钢混凝土组合板柱节点受载破坏过程中,首先为板底混凝土受拉开裂,随后板纵筋及型钢下翼缘受拉屈服,最后为柱周边板顶混凝土被压酥,破坏具有明显的延性破坏特征。此外,对型钢混凝土组合板柱节点的冲切破坏机理研究显示,组合节点的冲切破坏面由柱对板形成的冲切面及型钢梁对板形成的冲切面两部分组成。     

非对称配钢型钢混凝土柱受剪机理及承载力研究

为揭示非对称配钢型钢混凝土柱的受力特点和破坏机理,考虑剪跨比、轴压比、体积配箍率以及拉结筋等4个影响因素,对12个T形配钢型钢混凝土柱进行了水平低周往复荷载试验。对水平低周反复荷载和恒定轴向荷载作用下试件的受力过程和破坏特征进行了研究,结果表明:非对称配钢型钢混凝土柱具有较好的滞回性能和耗能性能,其破坏形态主要有弯曲破坏、剪切斜压破坏和剪切粘结破坏三类。通过实测型钢腹板和箍筋的荷载-应变滞回曲线,分析了试件在不同阶段的受力状态,基于破坏机理和力学分析推导了T形配钢型钢混凝土柱发生剪切斜压破坏和剪切粘结破坏时的受剪承载力计算公式,计算结果与实测值符合较好。     

偏心受拉钢筋混凝土构件截面强度分析研究

根据平截面假定和《混凝土结构设计规范》(GBJ10 89)所规定的基本原则 ,考虑不同的受力情况 ,分别对钢筋混凝土偏心受拉构件正截面强度进行了分析。对按规范公式计算的结果与根据平截面假定计算的结果进行了比较 ,同时还分析了受拉区配筋率和受压区配筋率对钢筋混凝土偏心受拉构件正截面破坏形式和弯矩 -纵向拉力相关曲线的影响。结果表明 :增加受压区配筋率和受拉区配筋率均可增大m -n相关曲线所包围的面积 ,提高钢筋混凝土偏心受拉构件的承载能力。根据受压区配筋率、受拉区配筋率和纵向拉力位置的不同 ,钢筋混凝土偏心受拉构件的破坏形式也不同。对于小偏心和大偏心的适筋破坏形式 ,规范公式精度较好 ,但对超筋破坏形式 ,规范公式误差较大 ,且偏于不安全。     

钢管混凝土叠合柱偏心受压性能试验研究

对长细比为4.67的13个钢管混凝土叠合柱试件进行偏心受压试验,测试柱承载至破坏全过程中核心钢管、管内混凝土、管外混凝土以及管外纵筋的应力、应变分布规律,研究试件的承载机理和破坏特征,同时结合截面非线性数值分析,研究柱正截面承载力随偏心距、钢管位置系数、纵筋配筋率等参数变化的规律。结果表明：偏心受压钢管混凝土叠合短柱正截面的受力过程与钢筋混凝土短柱基本相似,破坏类型分为大偏心受压破坏,小偏心受压破坏和界限破坏3种,以受拉钢筋屈服,同时受压边缘混凝土达到极限压应变为界限破坏准则,其N-M相关曲线为二次抛物线;叠合柱横截面应变符合平截面分布,不论偏心距大小,受压钢筋屈服总是先于受压区混凝土压碎;叠合柱承载力随钢管位置系数的增大而增加,但增幅不大,故在保证叠合柱含钢率不变条件下,可以梁柱节点施工便利为主选择钢管直径;对于钢管混凝土叠合柱可参照钢筋混凝土结构采用截面极限平衡理论推导叠合柱的偏压承载力计算公式。     

工程建设技术标准动态——偏心受拉钢筋混凝土构件截面强度分析研究

根据平截面假定和《混凝土结构设计规范》（GBJ10－89）所规定的基本原则，考虑不同的受力情况，分别对钢筋混凝土偏心受拉构件正截面强度进行了分析。对按规范公式计算的结果与根据平截面假定计算的结果进行了比较，同时还分析了受拉区配筋率和受压区配筋率对钢筋混凝土偏心受拉构件正截面破坏形式和弯矩－纵向拉力相关曲线的影响。结果表明：增加受压式配筋率和受拉区配筋率均可增大m-n相关曲线所包围的面积，提高钢筋混凝土偏心受拉构件的承载能力。根据受压区配筋率，受拉区配筋率和纵向拉力位置的不同，钢筋混凝土偏心受拉构件的破坏形式也不同。对于小偏心和大偏心的适筋破坏形式，规范公式精度较好，但对超筋破坏形式，规范公式误差较大，且偏于不安全。     

工字型钢混凝土偏心受拉构件正截面承载力计算

利用OpenSEES有限元程序,研究了轴拉比、型钢强度、纵筋强度、混凝土强度、型钢翼缘面积、型钢腹板厚度、型钢腹板高度、纵筋面积以及截面尺寸等因素对工字型钢混凝土偏心受拉构件正截面承载力的影响。结果表明:截面中型钢翼缘面积、型钢腹板高度、型钢腹板宽度、纵筋配筋率以及截面高度对偏拉构件正截面承载力的影响较大;型钢强度、纵筋强度对承载力的影响相对较小;混凝土强度、构件截面宽度对承载力基本没有影响。将JGJ 138—2012《组合结构设计规范》中型钢混凝土偏拉构件正截面承载力计算公式的计算结果与OpenSEES非线性有限元的计算结果进行了对比,提出了对规范公式的修正建议,并利用有限元模拟结果对修正后的计算公式进行了检验,二者吻合良好。     

细晶粒钢筋混凝土柱偏心受压性能试验研究

对9根400 MPa级细晶粒钢筋混凝土柱开展偏心受压性能试验,研究轴向力偏心距、纵向受压钢筋配筋率、混凝土强度和长细比对柱偏心受压性能的影响,描述各试件的破坏过程,分析了其荷载-钢筋/混凝土应变曲线、荷载-挠度曲线以及破坏形态的特点。研究表明,现行混凝土结构设计规范关于钢筋混凝土偏心受压柱极限承载力、平均裂缝间距和最大裂缝宽度的计算理论与试验吻合较好。400 MPa级细晶粒钢筋屈服强度设计值取为360 MPa时,细晶粒钢筋混凝土偏压柱承载力具有足够的安全系数并偏向于保守。正常使用极限状态下,400 MPa级细晶粒钢筋混凝土大偏心受压柱在短期荷载作用下的最大裂缝宽度满足要求。     

HRB600级钢筋高强混凝土柱偏心受压性能试验研究

为研究HRB600级钢筋高强混凝土柱的偏心受压性能,以推动HRB600级钢筋的工程应用,进行了9根截面尺寸为600 mm×600 mm、混凝土强度等级为C60～C100的高强混凝土柱单调偏心加载试验,其中7根柱的纵筋为HRB600级钢筋,2根柱的纵筋为HRB400级钢筋。分析了钢筋强度、混凝土强度、配箍率及偏心距等参数对钢筋高强混凝土柱偏压性能的影响规律。研究结果表明:HRB600级钢筋高强混凝土柱的破坏特征、挠度曲线、截面应变分布规律与普通钢筋混凝土柱基本一致;大偏心受压状态下,HRB600级钢筋高强混凝土柱受压承载力较HRB400级钢筋高强混凝土柱提高了8.55%,且峰值后的荷载-挠度曲线下降平缓;随着混凝土强度、配箍率和箍筋强度的提高,其压弯承载力均有所提高;采用现行混凝土结构设计规范中的相关公式计算HRB600级钢筋高强混凝土柱的压弯承载力、平均裂缝间距与最大裂缝宽度,具有较好的可靠性。     

方钢管螺旋筋复合约束混凝土柱偏压性能试验及承载力计算

为研究方钢管螺旋筋复合约束混凝土柱的偏心受压性能,完成了18个试件(其中17个方钢管螺旋筋复合约束混凝土试件和1个普通方钢管混凝土对比试件)的偏心受压加载试验。考虑了螺旋筋间距、径宽比、长细比、偏心率、纵筋配筋率以及钢管壁厚6个变化参数,通过试验,观察了试件的受力破坏过程及形态,获取了荷载-挠度曲线和荷载-应变曲线,分析了各变化参数对其偏压性能的影响规律。结果表明:方钢管螺旋筋复合约束混凝土的承载性能和破坏形态与普通方钢管混凝土的相似;螺旋筋主要在弹塑性和下降段发挥作用,并可提高试件的承载力和延性,延缓钢管壁的局部鼓曲,且材料强度能够充分发挥,其间距越密试件的变形性能越好;偏心率和钢管壁厚对承载力影响显著,其他参数的影响相对较小。最后提出了基于偏心率折减系数和内力相关关系的偏压承载力计算式,计算值与试验值均吻合较好。     

635MPa级热轧带肋高强钢筋混凝土柱偏压性能试验研究

635 MPa级热轧带肋高强钢筋是一种采用热轧工艺微合金化的新型高强金属材料,与热处理或冷加工高强钢筋相比具有强度高、延性好、成本低等显著优势。为研究635 MPa级热轧带肋高强钢筋混凝土柱的偏压受力性能,对20根635 MPa级热轧带肋高强钢筋混凝土柱展开偏压试验,试验参数为偏心率、纵筋配筋率、箍筋强度和高宽比,揭示其典型破坏模式和受力机理和荷载-挠度曲线以及应变分布规律。研究结果表明:635 MPa级热轧带肋高强钢筋混凝土柱偏心受压的破坏模式主要包括大偏心和小偏心受压破坏,其偏压承载力随着偏心距和高宽比的减小而增大,随纵筋配筋率和箍筋强度的增大而增大;其延性随着箍筋强度和纵筋配筋率的提高而明显改善。对GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》(2015版)的承载力计算值与试验值进行比较,结果显示采用GB 50010—2010(2015版)可以较准确地评估635 MPa级热轧带肋高强钢筋混凝土柱偏压承载力。