复合应力下PVA-ECC受扭柱的抗震性能试验研究

通过6根钢筋加强ECC柱和1根普通混凝土柱在压-弯-剪-扭复合应力状态下抗震性能试验,研究了构件的滞回曲线、骨架曲线、强度退化、刚度退化以及破坏形态,分析了配箍率、纵筋配筋率、纤维掺量对ECC受扭柱抗震性能的影响。试验结果表明,较普通RC柱,ECC柱的滞回曲线更加饱满,屈服扭矩、极限扭矩以及极限扭率分别提高了64.4%、74.8%、123.3%;试件的纤维掺量从1%提高到2%,延性系数从2.30增至4.04;随着配箍率增大,试件受扭性能增强,较于未配置箍筋的试件,箍筋间距为75 mm的试件延性系数提高了66.2%,极限扭矩提高了34.0%。     

复合受扭工程水泥基复合材料柱抗震性能试验及数值模拟

为了研究钢筋工程水泥基复合材料(ECC)复合受扭柱的抗震性能,完成了4个ECC柱和1个钢筋混凝土(RC)柱在低周反复荷载作用下的试验。在此基础上,采用有限元软件ABAQUS对钢筋ECC复合受扭柱进行了数值分析。试验结果表明:在复合受扭作用下,5个试件的扭矩T-扭率θ滞回曲线均呈反S形且捏缩现象明显;增加纤维体积率、减少箍筋间距、适当增大剪跨比均能减缓试件强度与刚度的退化;同等参数条件下,钢筋ECC柱峰值扭矩和累计耗能能力分别是RC柱的1.65倍和6.89倍,表明了钢筋ECC柱滞回性能要优于RC柱。此外,钢筋ECC柱的滞回曲线模拟结果与试验结果基本吻合,说明采用ABAQUS来模拟钢筋ECC复合受扭柱的抗震性能是可行的。最后,利用此方法研究了不同参数对钢筋ECC复合受扭柱抗震性能的影响规律。     

CFRP加固钢筋混凝土柱复合受扭性能试验研究及损伤分析

为研究CFRP加固钢筋混凝土柱的复合受扭性能，设计了4个CFRP加固钢筋混凝土柱（CCZ柱）试件，开展了压弯剪复合受力状态下的单调受扭试验，研究了配筋率和CFRP加固方式对试件破坏形态、延性系数、扭矩-扭率（T-θ）曲线的影响，并进行了损伤演变分析。结果表明：当CFRP发生断裂后，试件将发生破坏；环贴+纵贴CFRP加固试件的受扭性能和延性较好，且配筋率对试件的受扭性能和延性影响较小；纵筋配筋率会影响试件的损伤形态，纵筋配筋率越大，试件损伤程度越小。     

钢筋PVA-ECC柱复合受扭性能试验研究及损伤分析

为研究复合受力状态下钢筋PVA-ECC构件的受扭性能,进行了9根PVA-ECC柱和1根普通混凝土(RC)柱的单调加载试验,考虑不同轴压比、扭弯比、剪跨比、纵筋配筋率和箍筋间距等参数,研究其破坏特征、扭矩-扭率曲线特征,并进行了损伤演变分析。结果表明,PVA-ECC试件受力过程均经历了弹性阶段、弹塑性阶段和破坏阶段;PVA-ECC试件在受扭承载能力和扭转变形方面与RC试件相比有很大提升;降低轴压比、增大扭弯比和剪跨比可有效提高试件的扭转延性,减小箍筋间距和剪跨比、增大轴压比可有效延缓试件开裂;采用PVA-ECC材料能有效抑制试件的损伤发展;剪跨比、纵筋配筋率和箍筋间距对复合受扭作用下试件的损伤有较大影响;纵筋配筋率越大和剪跨比、箍筋间距越小,试件复合受扭的损伤程度越小。     

压-弯-剪-扭复合受力钢筋混凝土L形截面柱抗震性能试验研究

为研究压-弯-剪-扭复合受力下钢筋混凝土L形截面柱的抗震性能，以扭弯比、轴压比为变化参数，设计6个钢筋混凝土柱试件在恒定轴力和反复弯-剪-扭复合作用下的加载试验。观察试件的破坏过程和形态，得到其扭矩-扭转角滞回曲线和荷载-位移滞回曲线，以及试件的开裂点、峰值荷载点和破坏点等特征参数。基于试验数据，分析扭弯比和轴压比变化对钢筋混凝土L形截面柱的压碎区高度、钢筋应变、承载力、位移延性、层间侧移角、耗能能力、承载力及刚度退化等抗震性能指标的影响。结果表明：低周反复压-弯-剪-扭钢筋混凝土L形截面柱破坏形态表现为弯曲、弯扭和扭剪破坏，滞回曲线呈捏拢的S形，随着扭弯比的增大，柱根部压碎区高度变小，翼缘裂缝发展更为完善，纵筋应力增大，箍筋应力减少，开裂荷载和受扭承载力均有提高，试件扭转延性提高但位移延性降低，初始刚度较小且退化更为平稳；而轴压比则与受扭承载力和弯曲刚度密切相关，轴压比越大，受扭承载力越大，弯曲刚度提高；试件弯曲耗能的等效黏滞阻尼系数在0.08~0.28之间，扭转耗能的等效黏滞阻尼系数为0.13~0.23，试件耗能占比由初期扭转耗能为主向弯曲耗能转变，L形截面柱性能水平对应的层间位移角均能满足相关规范要求。扭矩的存在对试件抗震性能削弱较大。     

配工字型钢混凝土梁的剪扭性能数值模拟分析

试验研究了4个配工字型钢混凝土梁试件和1个钢筋混凝土梁试件的剪扭性能，并用ABAQUS软件进行了数值模拟，分析了截面配钢率、混凝土强度、截面尺寸、箍筋间距对梁剪扭性能的影响。结果表明：模拟得到的扭矩-扭率曲线与试验值吻合较好；梁的极限扭矩随着截面配钢率的增大而增大，但当截面配钢率大于3.48%后，对极限扭矩的提高有限；随着混凝土强度的增加，梁的屈服扭矩和极限扭矩均增大，开裂扭率增大；梁的初始刚度、屈服扭矩、极限扭矩和延性均随着截面尺寸的增大而显著提升；提高截面配钢率和降低箍筋间距均可提升梁的延性。     

螺旋箍筋PVC管联合约束混凝土轴压短柱试验研究

为了研究螺旋箍筋PVC管联合约束混凝土短柱的受力性能,设计了20个试件进行轴压试验,包含12个螺旋箍筋PVC管联合约束短柱试件、7个单纯PVC管约束短柱试件和1个普通钢筋混凝土短柱对比试件。试验考虑了约束核心区面积比、螺旋箍筋直径和间距、纵向钢筋直径以及方形箍筋间距等变化参数。通过试验观察了试件的受力过程与形态,获取其轴向荷载-位移曲线、极限承载力、延性系数、耗能因子等数据,并分析了核心区面积比、螺旋箍筋直径及间距、纵向钢筋直径、方形箍筋间距等参数对试件轴压性能的影响规律。研究结果表明:单纯PVC管约束混凝土短柱及螺旋箍筋PVC管联合约束混凝土短柱的破坏过程和形态与普通钢筋混凝土短柱相似。与普通钢筋混凝土短柱相比,单纯PVC管约束的混凝土短柱的极限承载力更低,但延性及耗能能力有所增加。对于螺旋箍筋PVC管联合约束混凝土短柱而言,加密螺旋箍筋间距可以显著提高其极限承载力,但会削弱试件的延性及耗能能力;增大螺旋箍筋直径,能够略微提高试件延性及耗能能力,对极限承载力影响不大;增大螺旋箍筋PVC管核心区面积比,可以增大试件的极限承载力,但会降低其延性及耗能能力;与普通钢筋混凝土相似,增大纵向钢筋直径或加密方形箍筋间距,均能提高试件的承载能力、延性及耗能能力。     

箍筋约束ECC矩形截面短柱轴心受压试验研究

通过箍筋约束ECC矩形截面短柱的轴心受压试验,研究了箍筋约束作用对ECC应力-应变曲线的影响。研究结果表明:接近峰值荷载前,箍筋应变增长较快,试件达到峰值荷载时箍筋均已屈服,约束效果明显;体积配箍率较高、箍筋间距与直径较小及截面高宽比较小的ECC试件,箍筋的约束效果好,试件破坏后整体性较好;箍筋约束作用对ECC峰值应力与峰值应变的提高幅度不大,但约束ECC应力-应变曲线的下降段更为平缓,试件延性明显改善。     

箍筋约束ECC轴心受压性能试验研究

为研究箍筋约束工程纤维增强水泥基复合材料(ECC)的受压性能,对12组共36个箍筋约束的配筋ECC圆形截面短柱进行了轴心受压试验,分析了箍筋屈服强度和间距、ECC强度与PVA纤维体积掺量对约束ECC应力-应变曲线的影响。结果表明：试件的破坏形态均为纵筋压屈、核心ECC压碎,由于PVA纤维的桥接作用,提高了柱的整体性,保护层ECC外鼓但并未剥落;提高箍筋屈服强度、减小约束箍筋间距、采用低强度ECC及增加PVA纤维体积掺量,约束ECC应力-应变曲线的下降段较为平缓,短柱的延性得到改善,相对于较强的箍筋约束作用,PVA纤维对约束ECC变形的影响则较小。基于试验结果的分析,提出了考虑有效约束指标与PVA纤维体积掺量的箍筋约束ECC峰值应力及其对应应变计算式,建立了约束ECC应力-应变全曲线方程,计算曲线与实测曲线吻合较好。     

压-弯-剪-扭复合受力钢筋混凝土L形截面柱抗震性能试验研究

为研究压-弯-剪-扭复合受力下钢筋混凝土L形截面柱的抗震性能,以扭弯比、轴压比为变化参数,设计6个钢筋混凝土柱试件在恒定轴力和反复弯-剪-扭复合作用下的加载试验。观察试件的破坏过程和形态,得到其扭矩-扭转角滞回曲线和荷载-位移滞回曲线,以及试件的开裂点、峰值荷载点和破坏点等特征参数。基于试验数据,分析扭弯比和轴压比变化对钢筋混凝土L形截面柱的压碎区高度、钢筋应变、承载力、位移延性、层间侧移角、耗能能力、承载力及刚度退化等抗震性能指标的影响。结果表明:低周反复压-弯-剪-扭钢筋混凝土L形截面柱破坏形态表现为弯曲、弯扭和扭剪破坏,滞回曲线呈捏拢的S形,随着扭弯比的增大,柱根部压碎区高度变小,翼缘裂缝发展更为完善,纵筋应力增大,箍筋应力减少,开裂荷载和受扭承载力均有提高,试件扭转延性提高但位移延性降低,初始刚度较小且退化更为平稳;而轴压比则与受扭承载力和弯曲刚度密切相关,轴压比越大,受扭承载力越大,弯曲刚度提高;试件弯曲耗能的等效黏滞阻尼系数在0. 08～0. 28之间,扭转耗能的等效黏滞阻尼系数为0. 13～0. 23,试件耗能占比由初期扭转耗能为主向弯曲耗能转变,L形截面柱性能水平对应的层间位移角均能满足相关规范要求。扭矩的存在对试件抗震性能削弱较大。     

配有钢纤维RPC免拆柱模的钢筋混凝土短柱轴压力学性能

为研究配有钢纤维活性粉末混凝土（RPC）免拆柱模的钢筋混凝土短柱的轴压力学性能与钢纤维RPC免拆柱模对核心钢筋混凝土短柱轴压承载力的提高效果,对2根配有不同壁厚钢纤维RPC免拆柱模的钢筋混凝土方形短柱和用于对比的1根普通钢筋混凝土方形短柱进行了轴压试验研究;采用有限元模型对试验结果进行了验证,根据试验结果及有限元分析结果,探讨了配有钢纤维RPC免拆柱模的钢筋混凝土短柱轴压承载力计算方法。结果表明:钢纤维RPC免拆柱模显著提高了钢筋混凝土短柱的极限承载力,且延缓了纵筋的屈服;随免拆柱模壁厚的增加,钢筋混凝土短柱轴向变形随之减小,极限承载力随之提高,延性也相对提高;免拆柱模不但限制了钢筋混凝土短柱在轴向压力作用下的侧向变形,而且间接减小了轴向变形;有限元计算结果与试验结果吻合良好,该计算方法可为工程实践提供参考。     

钢板笼混凝土短柱轴压性能试验研究

钢板笼混凝土(Prefabricated Cage System,PCS)是一种新型的混凝土结构,有着施工速度快、施工质量容易控制、延性好和耗能能力强等优点,可以广泛应用于混凝土结构的各种构件中,是混凝土结构体系的一个重要补充。通过对4根不同特征值的钢板笼混凝土短柱和1根钢筋混凝土短柱进行轴压试验研究,得出:钢板笼混凝土柱的轴压破坏特征与钢筋混凝土柱基本相同;钢板笼混凝土柱的延性要优于钢筋混凝土柱,在箍筋断裂时延性提高最大可达49.2%;钢板笼混凝土柱的耗能比钢筋混凝土柱好,耗能可以提高73.5%;钢板笼混凝土中纵筋受力与其配置位置有关。     

外包配筋ECC组合柱抗震性能试验研究与有限元分析

工程用水泥基复合材料(ECC)是一种具有高延性、高韧性和多缝开裂特征的纤维增强水泥基复合材料,采用配筋ECC制作柱永久性模板,其内浇筑素混凝土形成组合柱。设计了4根外包配筋ECC组合柱和1根钢筋混凝土(RC)对比柱,开展拟静力试验,研究组合柱破坏形态和抗震性能。试验结果表明：ECC组合柱表现出明显的多缝开裂特征和更好的延性;随着剪跨比增加,柱端水平荷载-位移滞回曲线饱满,峰值荷载降低,但位移延性系数和能量耗散系数分别提高50%和185%;配箍率较高的构件,柱端水平荷载-位移滞回曲线较饱满,刚度退化较缓,变形能力较大。基于OpenSees平台,嵌入ECC材料本构模型,模拟了试验柱端水平荷载-位移曲线,并与试验结果进行对比,验证了有限元模型的准确性。     

配置MRD的CFRP筋混凝土柱抗震性能试验

为探讨磁流变阻尼器(MRD)对碳纤维增强复合材料(CFRP)筋混凝土柱抗震性能的影响,完成了1个普通钢筋混凝土柱和2个外置MRD的CFRP筋混凝土柱的水平低周反复荷载试验,其中MRD的电流分别为150 mA和80 mA,研究了不同电流的MRD对CFRP筋混凝土柱的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、耗能能力、残余变形等的影响以及其与普通钢筋混凝土柱的性能区别。结果表明:与钢筋混凝土柱相比,设置MRD的CFRP筋混凝土柱裂缝较为分散且发展高度较高,极限变形增大,滞回曲线更加饱满,承载力更高,耗能能力明显提升,能量耗散系数可提高104.9%,而且在合理的使用方式下残余位移大幅度减小,最多可减小76.66%,拥有较好的自复位能力; 同时MRD的电流大小对CFRP筋混凝土柱抗震性能影响较大; 相较于配置80 mA的MRD混凝土柱,配置150 mA的MRD混凝土柱的承载能力和耗能能力更高,能量耗散系数可以提高28.61%,且在加载过程刚度始终较大; 不同电流下的MRD混凝土柱破坏模式相同,且在该使用方式下的MRD对残余变形的影响也较小。     

ECC长柱试验研究

进行了6根PP ECC和1根混凝土柱的轴压试验研究,分析不同长细比、龄期、配筋率等参数对柱子的破坏形态、变形特点和力学性能的影响。结果表明:在试验参数范围内,轴压长柱的承载力随着长细比的增加缓慢下降;PP ECC柱的破坏形态与普通混凝土明显不同。极限状态时,PP ECC的裂纹宽度控制在0.05mm以内,并且未出现PP ECC的压溃崩碎现象。在本试验的配筋率参数范围内,PP ECC的承载力随着配筋率的增加而增加,但延性呈缓慢下降趋势。随着龄期的增长,PP ECC延性有所下降,承载力虽然呈上升趋势,但变化不明显。     

织物增强混凝土的纤维协同等代效应对约束混凝土的影响分析

通过ABAQUS对织物增强混凝土拉伸性能及其永久模壳加固混凝土柱的轴压性能进行了数值分析,在材料层面研究了短纤维掺量、纤维织物层数对水泥基复合材料(ECC)和超高性能混凝土(UHPC)拉伸性能的影响;在结构层面研究织物增强超高性能混凝土模壳对不同强度核心区混凝土的约束效率及纤维织物和短纤维间的替代关系.结果表明:织物合...     

大跨度预应力型钢混凝土框架结构施工技术

泉州市行政管理服务中心7#、8#楼为典型大跨度预应力型钢混凝土框架结构。本文探讨了预应力型钢混凝土梁柱型钢的安装、钢筋及预应力筋的安装及施工难点,重点介绍梁柱节点区型钢、钢筋、预应力筋施工上的做法。     

碳化作用下再生保温混凝土内部钢筋锈蚀程度分析

考察了在碳化作用下再生保温混凝土(RATIC)内部钢筋的锈蚀程度。设计了3组再生保温钢筋混凝土构件。在3组试件分别经过28、56、90 d的碳化作用之后,分别对其劈裂面喷涂酚酞试剂研究其碳化深度;之后在无损的状态下采用半电位法测量分析试件内部钢筋的腐蚀区域所占百分比;最后用盐酸洗涤试件内部钢筋,计算钢筋失重率,定量的分析试件内部钢筋受腐蚀情况。研究结果表明:随着碳化龄期的增长,RATIC的碳化深度也逐渐加深,当碳化深度超过保护层厚度的时候,钢筋附近混凝土p H值下降,锈蚀速度也逐渐加快;RATIC试件内部钢筋的腐蚀活动所占区域也随着碳化龄期的增长而不断增大,但试件内部钢筋的质量失重率较低,受腐蚀程度较浅。即RATIC对试件内部钢筋有着较好的保护作用。     

ECC梁的力学性能试验研究

研究了PP ECC梁的四点弯曲试验性能,制作了钢筋增强PP ECC梁,钢绞线GFRP筋增强PPECC梁,素PP ECC梁和普通钢筋混凝土梁4组试件。在试验研究中,主要考虑了配筋率、龄期等参数,对比了钢筋增强PP ECC梁、钢绞线GFRP筋增强PP ECC梁、素ECC梁与普通钢筋混凝土梁的弯曲性能,测试了试件的开裂荷载、裂缝的开展、各级荷载下的应变以及试件的极限荷载,验证了平截面假定。结果表明,对不同配筋率的PP ECC梁,配筋率越大,极限承载力增加,但极限变形减小,裂缝宽度的变化不明显。同一配筋率下,PP ECC梁比普通钢筋混凝土梁具有更高的承载力和变形性能,在屈服时刻裂缝宽度可控制在0.1mm以内。