配置高强钢筋混凝土柱抗震性能试验研究

为研究配置高强钢筋混凝土柱的抗震性能及变形能力,进行了6个配置HRB600级钢筋混凝土柱的低周反复加载试验,分析了轴压比、体积配箍率、加载方向等因素对试件破坏形态、滞回性能、骨架曲线、正截面承载能力的影响。试验结果表明:配置HRB600级纵筋柱在高轴压比下仍具有较大的极限位移角,但随轴压比增大,试件抗震性能变差;配置高强箍筋柱,在低轴压比情况下,体积配箍率变化对柱的抗震性能影响较小;在高轴压比情况下,体积配箍率较大的柱,其骨架曲线下降段更加平缓,且极限位移更大,高强箍筋能够充分发挥作用。不同加载方向对柱的承载力及变形能力有较大影响,对试件初始刚度影响较小。在试件发生正截面破坏时,受压钢筋应力能够达到屈服强度。     

高轴压比高强混凝土足尺框架柱抗震性能研究

对9个高轴压比、高强纵筋、高强箍筋、高强混凝土井字箍矩形截面足尺框架柱进行了水平低周反复荷载作用下的抗震性能试验研究,讨论了其破坏机理、破坏形态和滞回特性,分析了轴压比、混凝土强度、箍筋形式及配箍率等因素对试件滞回曲线、骨架曲线、刚度、承载力及延性的影响规律。研究表明:足尺框架柱破坏时混凝土脱落较为严重;高轴压比、高强钢筋、高强混凝土矩形截面足尺框架柱的滞回曲线较为扁平,耗能亦较差,下降段较陡且延性较差;柱中部箍筋非加密区由于纵向钢筋受压失稳而发生破坏导致试件的滞回曲线很扁,且几乎没有下降段;随着混凝土强度等级提高,骨架曲线的最大荷载对应的位移和极限破坏荷载对应的位移均较小,骨架曲线的下降段亦较陡。建议对高轴压比高强混凝土框架柱应沿着整个柱高加密箍筋。     

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。     

配置高强箍筋混凝土框架梁端抗震性能试验研究

进行15个框架梁端试件的低周反复加载试验,其中试件的剪跨比包括1.4、2.5和3.4,试件的受力纵筋为HRB500级钢筋,箍筋为970MPa级PC钢棒和HRB400级钢筋。研究配置高强纵筋和高强箍筋的混凝土框架梁端的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、位移延性和刚度退化等抗震性能和极限承载力,分析平均约束应力（ ）的影响,并利用试验结果对比分析了中国、美国和日本相关标准的受剪承载力计算公式。结果表明：提高 可限制试件裂缝开展,降低破坏程度,使试件滞回曲线饱满,并可提高其抗震性能与极限承载力,但对受弯破坏试件的承载力和位移延性的提高幅度不大,且过大的 会使梁身过强而出现梁端结合面破坏;达到极限承载力时,所有试件的受力纵筋均屈服,受剪破坏试件中PC钢棒箍筋的实测最大应变值为 ;当取 为钢筋实测屈服强度且 ≤3.5MPa时,按《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2010）和《高强箍筋混凝土结构技术规程》（CECS 356-2013）计算受剪承载力与试验值之比平均分别为0.91和0.87。     

端柱配置HRB600箍筋剪力墙的抗震性能试验研究

为了研究HRB600高强箍筋用于剪力墙边缘约束构件(端柱)对剪力墙抗震性能的影响,对4片端柱配有HRB600高强箍筋的混凝土剪力墙进行拟静力试验,研究了各试件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、承载能力、延性、变形能力、刚度退化、耗能能力及顶点位移角等。结果表明,随着剪跨比的降低,剪力墙由弯曲破坏向弯剪破坏转变,承载力和早期刚度有所提高,但变形能力和耗能能力降低;对于高剪跨比的试件,端柱配置HRB600箍筋对剪力墙的承载力、延性和耗能能力有一定提高。对于低剪跨比的试件,端柱配置HRB600箍筋不能提高其抗震性能;用顶点位移角限值作为端柱配有HRB600高强箍筋的剪力墙的性能指标,可以较好地反映其性能水平与损伤程度之间的关系。     

考虑箍筋约束的HRB500级纵筋柱抗震性能试验研究

通过对各国规范中柱子箍筋加密区的构造对比,发现中国规范与国外规范在配箍特征值的取值上有较大差别。此外,在钢筋混凝土柱中采用更高强度的HRB500钢筋后,按照GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》设计的柱子其抗震性能是否能达到要求也需进行验证。通过对9根配置HRB500纵筋柱进行低周反复荷载试验,分析配箍率、配箍特征值、箍筋强度以及配箍形式等因素对柱的破坏状态、P-Δ滞回曲线、延性、刚度退化以及耗能能力的影响;对比分析条件基本相同情况下配置HRB500纵筋柱与配置HRB335纵筋柱受力性能的差异。研究结果表明,当柱端箍筋加密区的构造满足要求时,配置HRB500纵筋柱能够满足抗震结构对柱的变形能力以及位移延性的要求。     

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。     

HRB600级钢筋高强混凝土柱的轴心受压性能

为了解HRB600级钢筋高强混凝土柱的轴心受压力学性能,对5根截面尺寸为600 mm×600 mm、不同设计参数的高强混凝土柱进行轴压试验,其中4根柱的纵筋为HRB600级钢筋,1根柱的纵筋为HRB400级钢筋。在试验基础上,采用非线性有限元模型进行数值模拟,探讨混凝土强度、配箍率及箍筋强度等设计变化参数对HRB600级钢筋高强混凝土柱轴压性能的影响规律,对中、美、日三国《混凝土结构设计规范》中轴压承载力计算法的适用性进行验证。研究结果表明:随着混凝土强度等级的提高,HRB600级钢筋高强混凝土柱的承载力明显提高,轴压刚度有所提高,荷载-变形曲线下降段变陡;随着配箍率的增大,柱的承载力、延性有所提高,轴压刚度略有提高;随着箍筋强度的提高,柱的承载力、轴压刚度变化不大,但其峰值后的性能改善明显;当HRB600级钢筋的抗压强度值取500 MPa时,按中、美、日三国《混凝土结构设计规范》推荐的承载力计算式都有足够的安全储备。     

配置HRB500钢筋的混凝土异形柱滞回性能试验研究

为了研究配置HRB500钢筋的混凝土异形柱的抗震性能,进行了六个不同轴压比、配箍率的配置HRB500钢筋的混凝土异形柱试件低周往复加载试验,对比分析了试件的滞回曲线,根据滞回曲线得出试件的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了分析,研究了轴压比和配箍率的参数变化对配置HRB500钢筋的混凝土异形柱滞回性能的影响。研究结果表明:减小轴压比和增加配箍率,可以提高试件的变形能力及延性,改善试件的滞回特性。研究结果为配置HRB500钢筋的混凝土异形柱结构设计提供了参考。     

基于纤维梁柱单元的钢筋混凝土柱抗震性能分析

基于Open Sees中的纤维梁柱单元对6根不同工况下钢筋混凝土柱进行了低周反复荷载作用下的有限元分析,对比分析了在配置相同纵筋条件下,不同箍筋强度和不同箍筋间距的各柱试件的承载力和位移延性,研究表明:加密箍筋能够延缓试件承载力退化,增强核心区混凝土所受约束;减小箍筋间距能够显著提高试件承载力、极限位移和延性,但是对屈服位移影响不大;增大箍筋强度能够小幅提升试件承载力,但对试件变形能力影响不大。     

CRB550级箍筋混凝土柱抗震性能试验研究

为研究配置CRB550级箍筋的混凝土柱的抗震性能,设计了32个不同钢材种类的箍筋、箍筋直径、纵筋配筋率、轴压比等的钢筋混凝土柱试件,并对其进行低周反复水平荷载作用下的拟静力试验,分组对比了配置HPB235、HRB335和CRB550三种强度等级箍筋的混凝土柱试件的骨架曲线、延性、耗能性能、强度和刚度退化规律。结果表明：采用较小直径的CRB550级高强钢筋代替HPB235和HRB335级钢筋作为混凝土柱的箍筋,即使在高轴压比（0.7、0.8、0.9）的情况下,抗震性能差异不大。在CRB550钢筋满足GB 13788-2008《冷轧带肋钢筋》各项材料性能要求的前提下,CRB550级钢筋能按等强原则代替HPB235和HRB335级钢筋作为箍筋使用,从而达到节省钢筋用量,节约能源的目的。     

大直径高强钢筋套筒灌浆连接预制柱抗震性能试验研究

设计了6个截面尺寸为600mm×600mm的钢筋套筒灌浆连接预制混凝土柱,对其进行了低周反复加载试验,其中配置的纵筋和箍筋均为500MPa级高强钢筋,受力纵筋直径为25mm和36mm。研究了预制柱的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、耗能能力以及极限承载力,并分析了轴压比、纵筋直径和配箍形式对其抗震性能的影响。研究结果表明：达到峰值荷载时,500MPa级纵筋均能受拉屈服|试件极限承载力的计算值与试验值之比平均为0.78,具有一定安全度|轴压比为0.50的试件的滞回曲线饱满,而轴压比为0.25的试件,其根部灌浆接缝结合面发生破坏并出现了受力纵筋从套筒中拔出的现象,导致其滞回曲线出现捏拢,耗能能力相对较低|各试件的位移延性系数为3.80~5.31,极限位移角为1/47~1/33,均具有较高的延性水平|通过附加架立筋并配置复合箍的方式可保证大直径钢筋预制柱的抗震性能,并建议优选本文的配箍形式二。     

HRB500箍筋约束混凝土柱的极限承载力分析

随着高强度钢筋的推广使用,HRB500钢筋将被广泛应用于柱箍筋,以提高柱的强度和延性。根据已有的受约束混凝土的本构关系,对使用HRB500高强钢筋作为箍筋的矩形截面和圆形截面混凝土柱的轴压承载力进行理论分析,提出相关承载力的计算方法。最后,将计算结果与用现行规范计算得到的承载力进行对比,得出使用HRB500箍筋后,混凝土结构柱承载力的提高是明显的。但应对现行规范在箍筋间距、保护层厚度的取值等方面应适当加以调整,以保证高强度箍筋的作用得以很好发挥。     

HRB600E钢筋混凝土柱抗震性能试验研究

为研究HRB600E钢筋对混凝土柱抗震性能的影响,对7根分别配有HRB600E,HRB500,HRB400钢筋的混凝土柱进行低周反复加载试验,分析轴压比、配箍特征值和钢筋强度对试件的破坏形式、滞回曲线、骨架曲线、延性及耗能能力等抗震性能的影响。结果表明:各试件破坏形态均为弯曲破坏,HRB600E钢筋能够发挥其强度优势;高轴压比下,试件刚度退化加快,延性降低,承载力和耗能能力增大;配箍特征值的增大,延缓斜裂缝开展,改善试件的滞回性能,延性和耗能能力提高;随着钢筋强度提高,配有HRB600E钢筋的混凝土柱试件承载能力稍有增加,刚度退化更平缓,延性和耗能能力有所降低,但仍满足规范要求,可以达到节省钢材的目的。     

配置HRB500大间距纵筋的钢筋混凝土柱抗震性能研究

通过对6个配置32大间距高强纵筋和1个普通配筋钢筋混凝土柱的低周反复加载试验,研究了在柱根截断的纵向构造钢筋和轴压比对配置大间距HRB500纵筋的钢筋混凝土柱抗震性能的影响。试验结果表明,当试验轴压比介于0.13~0.21范围时,仅在截面角部集中配置32纵筋的混凝土柱,其水平荷载-位移滞回曲线的饱满度、屈服荷载和峰值荷载均略低,裂缝分布差别不明显;柱内纵向构造钢筋不连续的位置会出现受力薄弱面,影响受力性能;轴压比高的试件极限承载力高,延性相对较差;箍筋肢距对承载力的影响在可接受范围内,柱的承载力计算可采用现行规范中的公式进行。     

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。     

配置大间距HRB500纵筋的C80混凝土柱抗震性能试验

为分析配置大间距高强度纵筋的高强度混凝土柱的抗震性能,本文对四个采用配置大间距HRB500高强度纵筋的C80高强度混凝土柱进行了低周往复加载试验。试件分为是否设置中间构造纵筋及拉筋,是否增大箍筋配筋率以及常规配筋的对比试件。结论:配置大间距HRB500高强度纵筋的C80高强度混凝土柱的滞回曲线比较饱满,屈服荷载和峰值荷载与普通配筋形式试件相当,骨架曲线下降段可以保持稳定;为保良好的延性,应设置构造纵筋和中间拉筋;承载力可以用现行规范规定的方法设计计算,并具有一定的强度储备;提高箍筋配筋率的试件滞回曲线更加饱满。     

螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱滞回性能试验研究

为了研究螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱的滞回性能,以轴压比、配箍率、配钢形式以及截面形式为变化参数,设计10个试件（其中空腹式型钢混凝土柱对比试件1个,复合螺旋箍筋混凝土柱对比试件1个）进行低周反复加载试验。观察试件的破坏形态,获取各试件的滞回曲线和骨架曲线。分析试件的极限承载力、层间位移角、延性、耗能、强度衰减和刚度退化等抗震性能指标,以及各变化参数对其抗震性能的影响。结果表明：螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱主要表现为弯曲破坏和黏结破坏;相比空腹式型钢混凝土柱和复合螺旋箍筋混凝土柱,螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱的滞回曲线更为饱满,承载力、延性和耗能均有提高;随着轴压比的增大,其承载力、刚度和耗能能力提高,但延性和变形能力降低,强度衰减和刚度退化现象更为严重;随着螺旋箍筋配箍率的增大,承载力、刚度、延性、耗能能力和变形能力逐渐提高;相同总含钢量下,增大螺旋筋配箍率比增大型钢间接配钢率对其延性和耗能能力的提高更显著,对其承载力则相反;三种截面形式中,Ⅲ类截面试件表现出最优的抗震性能。     

高强箍筋高强混凝土Z形截面柱框架节点抗震性能试验研究

为了研究高强箍筋约束高强混凝土Z形截面柱框架节点在地震作用下的抗震性能,对缩尺比为1∶2的5榀配置高强箍筋和1榀配置普通强度箍筋的高强混凝土Z形截面柱框架节点试件进行拟静力试验。研究了高强箍筋约束高强混凝土节点的破坏形态、滞回性能、骨架曲线、延性、耗能能力、刚度退化、受剪承载力以及高强箍筋应力发挥水平等。分析了剪压比、轴压比、箍筋的体积配箍率等参数对Z形截面柱框架节点破坏形态、滞回性能和受剪承载力的影响。结果表明：Z形截面柱节点的破坏形态受设计参数的影响,有弯曲破坏和弯剪破坏两类;与普通强度箍筋高强混凝土Z形截面柱框架节点相比,高强箍筋高强混凝土Z形截面柱框架节点在显著提高节点最大剪压比控制值的同时具有优越的抗震性能。给出了高强箍筋应力的取值,采用JGJ 149—2017《混凝土异形柱结构技术规程》公式计算高强箍筋高强混凝土Z形截面柱框架节点的受剪承载力是可行的,将其计算结果与试验结果进行了比较,两者吻合较好。     

基于Pushover的双柱墩桥梁抗震延性能力分析

针对混凝土连续梁桥,采用Pushover分析方法,对影响桥墩延性能力的混凝土强度、纵筋、箍筋等主要参数进行定量的研究。结果表明:在研究参数取值范围内,混凝土强度等级从C45到C60,位移延性系数减小了近60%,建议设计时混凝土强度在C45以下选取;在相同纵筋配筋率条件下,相比采用HRB335钢筋、HRB400钢筋时的墩柱位移延性系数平均增幅在30%左右,建议纵向钢筋选择HRB400钢筋;在相同配箍率条件下,取较小箍筋间距比取较大箍筋直径的延性效果更好,在满足构造要求及所需配箍率的条件下,箍筋间距尽量取小值。分析横桥向延性时,考虑轴力变化影响得到的位移延性系数与按照平均轴力计算的位移延性系数相差在5%以内。