碳纤维约束钢筋混凝土短柱轴心受压性能研究

碳纤维增强塑料（Carbon Fiber Reinforced Plastics）,简称CFRP,是一种新型的工程建筑材料。本文对CFRP约束钢筋混凝土短柱在轴心受压状态下的力学性能进行了试验研究,并和普通螺旋箍筋短柱的力学性能进行了对比,结果表明：CFRP约束混凝土柱在轴心受压情况下,可以大大提高构件的承载能力。     

用外包钢筋混凝土方法加固RC轴心受压柱的承载力计算

对于用外包钢筋混凝土方法加固的轴心受压柱，给出了考虑外包混凝土对内核混凝土约束作用的承载力计算公式，并与规范公式进行了比较。     

竖向荷载作用下偏心受压短柱的应力重分布

当偏心垂直荷载作用在短柱的截面核心以外时,诸如砖工和素混凝土等抗拉性能极差的材料的短柱截面上将产生压应力重新分布,以平衡外荷载并使截面上没有拉应力出现。在本文中,我们推导出了计算此种压应力重分布的公式,包括截面有对称轴或无对称轴,以及合力作用点不在对称轴上等各种情况,并以例题来说明本文方法的应用。     

SRC柱轴心受压承载力计算公式

本文在国外学者研究的基础上,通过试验与理论研究,结合我国钢结构设计规范(GBJ14-88),提出了钢-混凝土组合柱轴心受压的计算方法及构造措施。     

再生混凝土柱轴心受压承载力研究

目的研究不同再生粗骨料取代率对再生混凝土短柱承载能力的影响.方法采用人工破碎的方式把废弃混凝土破碎后,参照普通混凝土配合比设计方法,通过改变再生粗骨料的掺入量,配制再生骨料混凝土.对9根再生混凝土柱和3根普通混凝土短柱进行轴心受压试验.结果再生混凝土柱与普通混凝土柱具有相似的破坏机理.再生混凝土柱的承载力随着再生粗骨料掺入量的增加逐渐降低,但降低幅度不大,当再生骨料掺入量为15%时,再生混凝土柱的承载力能达到普通混凝土柱承载力的约94%.结论在掺入量合适的情况下,再生混凝土柱应用实际是可行的.     

钢管混凝土轴心受压柱耐火极限的理论计算

在合理地确定钢管混凝土截面温度场分布＾［１］,及组成钢管混凝土的钢材及混凝土热－力本构关系模型＾［２］的基础上,提出一种计算钢管混凝土轴心受压柱耐火极限的数值分析模型,理论计算结果与试验结果吻合良好。最后,分析了钢管混凝土构件截面直径、含钢率、钢材屈服极限及混凝土强度等参数对思压柱耐火极限的影响。     

钢筋混凝土围套加固轴心受压砖柱若干问题

讨论了钢筋混凝土围套外包加固砖柱在轴心受压时的受力特点、极限状态及截面承载力计算等几个问题,供加固改造时参考。     

圆钢管RPC短柱轴心受压极限承载力分析

为了研究钢管活性粉末混凝土(钢管RPC)柱轴心受压力学特性,采用全截面受压方法进行了圆钢管RPC短柱轴心受压试验,测试了其在荷载作用下的变形、应变情况.试验结果表明,在荷载达到极限承载力时,钢管PRC短柱的变形主要处于弹性阶段,当承载力下降到极限承载力的80%~90%后趋于平缓,在总结相关试验资料的基础上,参照CECS 104:99中钢管高强混凝土极限承载力公式,提出了钢管RPC短柱的极限承载力计算经验公式.为了便于工程应用,把公式中的混凝土强度及其对应的系数α进行了扩展,采用扩展后的系数α对试验数据重新进行了计算,计算结果与试验数据符合良好,能满足工程应用.     

钢筋混凝土偏心受压柱承载力酸雨侵蚀的损伤退化

目的研究钢筋混凝土偏心受压柱承载力酸雨侵蚀损伤退化规律,建立损伤退化模型.方法配制4种不同pH值(1.5、2.5、3.5、4.5)模拟酸雨,对钢筋混凝土偏心受压柱进行加速腐蚀实验,并通过对其开裂荷载和极限荷载的依时间变化进行分析,得出偏心受压柱承载力酸雨侵蚀损伤退化规律.结果在酸雨侵蚀持续作用下,钢筋混凝土偏心受压柱承载力依次经历短暂上升、缓慢下降和加速下降3个阶段.与未腐蚀偏心受压柱相比,pH为1.5,2.5,3.5,4.5模拟酸雨侵蚀偏心受压的开裂荷载分别降低了69.1%、61.4%、53.2%和42.2%,极限荷载分别降低了68.9%、57.9%、48.1%和40.1%.结论酸雨侵蚀明显加速了钢筋混凝土偏心受压柱承载力损伤退化.且酸雨pH值越小,偏心受压柱承载力下降越大.建立的损伤退化模型可为酸雨地区钢筋混凝土结构耐久性评估提供科学依据.     

钢筋混凝土轴心受压柱增大堆截面加固中的强度折减系数取值分析

讨论了钢筋混凝土轴心受压构件增大截面加固中的强度折减系数，提出了一种确定加固截面强度折减系数的方法，影响这一系数的因素很多，轴压比是关键因素，原柱截面的配筋率也必须考虑。     

钢骨混凝土柱轴压比限值的研究

从钢骨混凝土受压柱延性破坏的角度出发,利用平截面假定、平衡条件推导钢骨混凝土柱轴压比限值的计算公式,并同钢筋混凝土的轴压比限值进行比较,提出在不同抗震等级下的钢骨混凝土柱轴压比限值.     

硫酸盐腐蚀后混凝土单轴受压本构关系

为了研究硫酸盐侵蚀环境下混凝土力学性能的变化,对受硫酸盐腐蚀的普通混凝土进行单轴受压实验.通过实验室加速腐蚀的实验方法,测定不同腐蚀时期的混凝土的应力应变全曲线,研究受腐蚀混凝土应力-应变曲线上的几个特征值(峰值应力及应变、弹性模量、割线模量、拐点应力及应变、收敛点应力及应变)随腐蚀程度变化的规律,对腐蚀后混凝土的应力应变全曲线进行拟合.结果表明:随腐蚀的进行,混凝土峰值应力、弹性模量先增加后减小,而峰值应变是先稍微有所减小,而后急剧增大;该实验条件下获得了受腐蚀后混凝土应力应变曲线上各特征值与峰值应力fc′的关系式,建立了曲线上升段参数αa的数学表达式.可以以受腐蚀混凝土的强度为基本参数,分别求解受腐蚀混凝土峰值应变、弹性模量,上升段曲线拟合参数、拐点应力以及收敛点应力.从而得到受腐蚀混凝土一系列的力学参数和本构关系.     

FRP-钢夹层复合管混凝土桥墩轴压承载力试验

为改善现有钢管混凝土不耐腐蚀以及FRP约束钢管混凝土施工复杂的缺点,提出一种新型组合构件:FRP-钢夹层复合管混凝土.为探究其受力性能,进行了FRP-钢夹层复合管混凝土柱式桥墩轴压试验研究,并与FRP约束钢管混凝土以及钢管混凝土进行对比,分析3种结构形式的受力性能和破坏模式.试验结果表明:钢管混凝土短柱因含钢率较低而发生剪切破坏,而FRP-钢夹层复合管混凝土短柱与FRP约束钢管混凝土短柱由于外部FRP的附加约束作用均产生腰鼓型破坏; FRP约束钢管混凝土短柱树脂基体被挤压破碎,而FRP-钢夹层复合管混凝土短柱由于夹层的存在未发生树脂基体的挤压破碎;与FRP约束钢管混凝土短柱相比,由于夹层灌浆料的作用,FRP-钢夹层复合管混凝土短柱承载力提高35.3%,极限变形提高22.5%.此外,在现有钢管混凝土和FRP约束混凝土承载力计算公式基础上得到了FRP-钢夹层复合管混凝土短柱的承载力计算公式,计算结果与试验值吻合良好.     

GFRP管增强混凝土结构的轴压强度临界值

为完善和发展FRP管增强混凝土结构的设计与计算理论，在确定组合结构轴心受压时所经历的3个典型工作阶段后，运用经典层合板理论和组分材料相互约束条件，归纳出弹塑性阶段终点时约束管和核心混凝土的轴向应力预测方程．在壳体与核心柱体界面无黏接力的情况下，用合成法得到GFRP管增强混凝土柱轴心受压状态下的强度临界值，从而可以预测任意组合下该种结构的工作强度．分析了各性能参数对GFRP管混凝土结构轴心受压强度设计指标的影响，结果表明，纤维缠绕角与组合结构的强度临界值之间呈非线性变化状态，且在不同的缠绕角范围内，强度临界值呈现出不同的变化趋势．而含量比与强度临界值之间存在近似线性关系，且成正比．     

双钢管混凝土柱轴压承载力的有限元分析

基于混凝土的塑性损伤模型及钢材的塑性流动模型,建立了双钢管混凝土轴压柱有限元模型.在此基础上,对双钢管混凝土轴压短柱的载荷-位移曲线进行了研究,重点分析了内外钢管之间的相互作用机理,影响该组合柱力学性能的主要因素.结果表明,内径大小及厚度的变化,对外径的约束力有明显的影响;同时,外径尺寸的变化对内径的约束力也有影响;试件的承载力随着核心混凝土强度、内外钢管的直径及壁厚的增大而增加.计算结果和试验结果总体上吻合良好.     

Ultrasonic testing and microscopic analysis on concrete under sulfate attack and cyclic environment

The damage process of concrete exposed to sodium sulfate attack and drying-wetting cycles was investigated. The water to binder（W/B） ratio and the concentration of sulfate solution were taken as variable parameters. Through the experiment, visual change, relative dynamic modulus of elasticity（RDME） and the surface damage layer thickness of concrete were measured.Furthermore, SEM and thermal analysis were used to investigate the changing of microstructure and corrosion products of concrete.The test results show that the ultrasonic velocity is related to the damage layer of concrete. It approves that an increase in damage layer thickness reduces the compactness and the ultrasonic velocity. The deterioration degree of concrete could be estimated effectively by measuring the surface damage layer and the RDME of concrete. It is also found that the content of gypsum in concrete is less than that of ettringite in test, and some gypsum is checked only after a certain corrosion extent. When the concrete is with high W/B ratio or exposed to high concentration of sulfate solution, the content of ettringite first increases and then decreases with corrosion time. However, the content of gypsum increases at a steady rate. The content of corrosion products does not correspond well with the observations of RDME change, and extensive amount of corrosion products can be formed before obvious damage occurs.     

钢骨混凝土柱轴压比限值控制的讨论

介绍了钢筋混凝土柱和钢骨混凝柱的轴压比限值,并通过试验研究,分析了轴压比对钢骨混凝土柱抗震延性的影响,得出了满足一定位移延性要求、对应于不同体积配箍率的钢骨混凝土柱的轴压比限值.     

圆空心钢管混凝土短柱在轴向压力作用下的可靠性分析

为分析圆空心钢管混凝土短柱在轴向压力作用下的可靠性,以笔者及其他学者所进行的圆空心钢管混凝土轴压短柱试验数据为统计样本,结合Normal、Lognormal、Weibull、Gamma 4种分布形式,考虑模型误差,分别根据《钢管混凝土结构技术规范》（GB 50936—2014）中的钢管混凝土柱轴压承载力计算公式与作者提出的修正公式,运用Monte Carlo法计算得到了规范公式与修正公式的可靠度指标。结果表明：依据两种公式计算得到的可靠度指标均基本满足目标可靠度指标3.7的要求;规范公式的可靠度指标较大,约为修正公式的1.05倍,计算结果较为可靠;可靠度指标随着混凝土强度和荷载效应比的提高而上升,随着含钢率的提高而下降,钢材强度和空心率的变化,可靠度指标的变化不明显。考虑上述4种分布类型对抗力误差的影响,分析了各参数因素对抗力分项系数的影响,结果表明：计算模型误差分布类型和活载类型对抗力分项系数的影响不明显,安全等级和荷载效应比影响较为明显;考虑实际工程中常用的荷载效应比,提出荷载效应比不同时抗力分项系数取值分别为1.21、1.32、1.41。     

Unified bearing capacity model of confined concrete column subjected to axial compression

To better study the behavior of confined concrete,this paper presents the basic hypothesis of ultimate equilibrium of confined concrete and the unified yield criteria of confining material.Based on the static equilibrium condition and yield criteria of components,a unified bearing capacity model of confined concrete column is proposed,and a simplified calculating equation of the model is also given.The model captures the character of confined concrete column.Effects of the confinement effect ratio,the lateral confinement ratio,unconfined concrete strength and the properties of confining material on the bearing capacity of confined concrete column are carefully considered.The model may be applicable to the calculation of bearing capacity of steel-confined concrete,concrete filled steel tube and FRP-confined concrete.The predictions of the model agree well with test data.     

硫酸盐侵蚀下混凝土灌注桩的损伤效应

为分析外部硫酸盐腐蚀对混凝土灌注桩截面损伤和承载力的影响,研究了硫酸根离子在混凝土灌注桩中的扩散反应规律并探讨了桩身结构性能退化的影响因素.基于Fick第二定律建立了柱坐标下硫酸根离子的非稳态扩散反应方程,采用数值方法得到了扩散方程求解的有限差分格式,并通过相关试验结果验证了理论模型与计算方法的正确性.根据化学反应生成的膨胀产物计算膨胀应变,并通过损伤演化函数计算桩身截面损伤和承载力,建立了桩基损伤度与桩身承载力的相关关系,对比分析了不同腐蚀因素和腐蚀时间对桩基损伤与桩身承载力的影响.研究结果表明:内膨胀应变和损伤在表层的发展速度比内层发展更为迅速,增大桩半径能显著提高桩基的耐久性和承载能力,而水灰比大于0.4时,桩基损伤增长幅度最大.因此,合理增加桩半径并采用较小的水灰比能有效减小桩身混凝土损伤,提高桩基的耐久性并减少桩身承载能力的损失.