内置碳钢不锈钢管海洋混凝土柱轴压试验及承载力计算

为研究不锈钢管海洋混凝土柱及内配碳钢后的轴压力学性能,以型钢类型、螺旋筋间距、纵筋直径为变化参数,完成了10个试件的轴心受压静力加载试验。观察了试件的受力破坏全过程及形态,获取了轴向荷载-位移曲线及各钢材应变曲线,基于试验实测数据,就各变化参数对试件的轴压承载力、延性、耗能能力和损伤发展的影响规律进行了分析。结果表明:不同试件的破坏形态相似,均表现为不锈钢管局部屈曲压皱,混凝土斜向剪切破坏;内置碳钢可以提高试件的极限承载力、轴压延性和耗能能力,抑制试件的损伤发展;在增加相同用钢量的条件下,增加圆钢管含钢量对试件轴压性能提升幅度最大;基于“复合约束叠加法”推导计算公式所得承载力计算值与试验值吻合良好。

碳纤维编织网与聚丙烯水泥基复合材料加固圆柱轴压试验

完成了14个基于碳纤维编织网与聚丙烯纤维水泥基复合材料加固圆柱的轴压性能试验,得到了各试件的极限承载力与破坏形态,测得了各试件平均压应力-混凝土应变曲线、平均压应力-碳纤维编织网应变曲线及各试件极限承载力柱状图,分析了加固层水泥基复合材料中聚丙烯纤维含量、碳纤维编织网包裹层数及网格大小等参数对试件轴压性能及破坏机理的影响。试验结果表明:采用碳纤维编织网与聚丙烯纤维水泥基复合材料加固圆柱可明显提高其极限承载力;试件主要破坏形态为纵向压劈破坏,脆性破坏特征明显;加固层少量聚丙烯纤维含量(质量比0.05%,0.15%,0.25%)的改变对试件承载力的提高不明显;在一定范围内试件承载力随碳纤维编织网包裹层数的增加而提高;相比于2 cm网格碳纤维编织网,1 cm网格碳纤维编织网对试件承载力的提高效果更好。

钢套管再生混凝土加固柱轴压试验

为实现建筑业节能减排的目标,提出了钢套管再生混凝土加固柱的新加固方法,对1个未加固柱、12个钢套管再生混凝土加固柱以及2个钢管混凝土柱进行轴压试验,并对试件的承载力和变形特点进行分析,并讨论了该加固柱的承载力计算方法.研究结果表明:加固后试件的承载力提高2.19～3.98倍,且加固柱的刚度、延性均比原柱有明显提高;钢套管再生混凝土加固柱的承载力为钢套管普通混凝土加固柱承载力的91.8%～97.0%;当填充再生混凝土强度由27.0 MPa增加到32.9 MPa时,加固柱的承载力仅提高2.67%;对于再生粗骨料取代率为50%的试件,当钢套管厚度由1.81 mm增加到3.84 mm和5.84 mm时,承载力分别提高了34.0%和77.8%;考虑原柱初始应力后,试件峰值应变减小47.1%～59.3%;钢套管加固柱与钢管混凝土柱具有类似的受力性能.采用不同规范计算试件的承载力,结果表明EC4规范公式的计算精度最高,稳定性最佳.

城市污水污泥烧结页岩多孔砖砌体轴压试验

为进一步研究污泥烧结页岩多孔砖砌体的抗压性能,用3种水泥砂浆砌筑18件砌体试件和对照组试件进行轴压试验研究,结果表明:污泥烧结页岩多孔砖的开裂荷载较小,当砂浆强度等级逐渐增大时,该砖的开裂荷载与破坏荷载的差值分别为120、160、200 kN以上,表明该砖的初始裂缝出现较早,同时裂缝的发展具有一定的过程,与页岩多孔砖砌体轴压试验的破坏过程相似,其延性较好,有较好的强度保证。随着水泥砂浆强度的提高,砌体抗压强度分别为3.81、4.29、5.10 MPa,其抗压强度逐渐增大,但两者不成线性比例关系,在一定程度上表明砂浆强度增加有利于砌体抗压。由于污水污泥烧结页岩多孔砖的实测抗压强度平均值(3.81、4.29和5.10 MPa)比理论抗压强度平均值(3.77、4.20和4.79 MPa)要高,表明其具有一定的安全储备,满足工程要求。

四角钢组合约束型防屈曲支撑的轴压试验研究

四角钢组合约束型防屈曲支撑具有轻量化及装配化等特点,其组成特点是采用高强度螺栓把4个外围约束角钢连接成整体,形成对内核构件的整体约束作用。该类防屈曲支撑受轴压荷载作用时,4个外围约束角钢之间以及内核与外围约束构件之间存在复杂的相互作用,外围约束构件受力状态复杂。文中进行了5根四角钢组合约束型防屈曲支撑在轴压循环荷载作用下的试验研究,考察其受力性能与破坏机理、轴压承载力与骨架曲线以及约束比参数对它们的影响。对试验试件建立精细化有限元模型(螺栓单元与接触单元),模拟分析其加载过程的应力与变形发展历程。通过对比各试件的试验实测结果、理论计算结果与精细有限元模拟分析结果,表明有限元分析结果可偏于安全地预测试件的实际受力状态;如果计入内核端部附加偏心距的影响,理论设计公式可用于这类防屈曲构件的承载力设计,具有较高的可靠性。

薄壁方形钢管再生块体混合短柱轴压试验研究

为分析预测试件轴压承载力的有效性、轴压承载力提高系数和延性系数等轴压性能,以宽厚比、混合比、套箍系数及有无肋为试验主要研究参数,对15个薄壁方形钢管再生块体混合短柱进行轴压试验,分析试件的荷载-变形曲线、破坏形态、国内外相关公式。研究结果表明:在破坏阶段不带肋试件呈软化特性,带肋试件呈加劲特性;宽厚比相同时,带肋试件具有与全现浇试件相近的轴压承载力;混合比相同时,宽厚比为64、72带肋试件分别与宽厚比为72、80不带肋试件的轴压承载力相近;相关公式引入套箍系数计算精度较高;不带肋试件的轴压承载力提高系数与宽厚比和套箍系数呈抛物线关系,带肋试件呈线性关系,又均随混合比增大而减小;延性系数随套箍系数的增大而提高;通过对试验数据回归分析,推出不带肋和带肋薄壁方形钢管再生块体混合短柱的轴压承载力计算公式,其计算精度较好。

矩形FRP-钢复合管混凝土短柱的轴压试验研究

本文通过9根矩形FRP-钢复合管混凝土短柱的轴压试验,研究截面倒圆角、FRP类型、FRP层数对其轴压性能的影响。研究结果表明,对于矩形FRP-钢复合管混凝土短柱,倒圆角可改善其截面角部的应力集中效应,改善FRP在截面角部的受力,提升FRP的增强效果;FRP约束能够延缓和抑制钢管的局部屈曲,相对于钢管混凝土对比柱,FRP-钢复合管混凝土柱的承载力和延性均有显著提高;对比不同FRP类型,CFRP对承载力及屈服后刚度的提高优于BFRP。

用MPC黏结CFRP布约束混凝土柱轴压试验研究

为了解决传统纤维布(fibre reinforced polymer/plastic,FPR)加固都采用有机胶作为黏结剂,存在容易老化、不耐火等问题,将无机新型黏结材料磷酸镁水泥(MPC)与有机胶(EP)分别黏结碳纤维布(CFRP布)1~3层约束素混凝土柱进行了轴压试验,得出了破坏形态、受压强度模型、应力-应变规律.通过比较研究认为:磷酸镁水泥黏结CFRP约束混凝土柱与有机胶黏结时,受压破坏形态一致,受约束柱强度提高,应力-应变规律一致,且磷酸镁水泥作为黏结剂时,约束构件受压破坏过程中表现了较好的延性.

玄武岩纤维-箍筋复合约束混凝土柱的轴压试验研究

通过21根圆形截面玄武岩纤维(BFRP)-箍筋复合约束混凝土柱的轴压试验,研究玄武岩纤维层数、箍筋的间距对约束混凝土柱的轴压性能影响。试验结果表明,玄武岩纤维-箍筋复合约束混凝土的轴压性能明显优于单一材料(玄武岩纤维或箍筋)约束的混凝土,随着玄武岩纤维层数的增加以及箍筋间距的减小,玄武岩纤维-箍筋复合约束混凝土试件的承载能力和变形能力有效提高。玄武岩纤维-箍筋复合混凝土试件的应力-应变曲线可分为弹性阶段、过渡阶段、强化阶段及残余阶段4个阶段。基于本文及相关文献的试验研究结果,提出纤维-箍筋复合混凝土圆柱的承载能力计算模型,对比表明该模型与试件结果吻合较好。

C形冷弯薄壁型钢切割短柱轴压试验

把辊轧成型的C形冷弯薄壁型钢构件切割成若干短柱,在短柱中将产生不同程度的歪曲变形,进而引起附加的初始几何缺陷。对10个切割而成的C形冷弯薄壁型钢短柱进行了轴压试验,并根据GB500182002计算了短柱的轴压承载力。结果表明切割短柱在轴压力作用下,两翼缘为内收的歪曲破坏,腹板为局部屈曲破坏模式,短柱极限承载力仅为规范计算值的83%～89%。

薄壁圆钢管混凝土轴压试验研究

对于薄壁圆钢管混凝土短柱进行了轴压试验研究,试验构件为空钢管以及相同尺寸的钢管混凝土,记录分析了构件的试验现象、破坏形式、荷载-位移曲线。对所用自密实混凝土和耐候钢做材性试验。结果显示:未经振捣的自密实混凝土能很好的填充钢管并具有足够的强度,薄壁钢管混凝土破坏时钢管有明显的局部屈曲。并将试验结果与计算的承载力进行了比较。

不同黏结条件下SMA驱动混凝土柱轴压试验研究

对相同混凝土配合比的5组混凝土柱(1组全黏结SMA(形状记忆合金)驱动混凝土柱,1组半黏结SMA驱动混凝土柱,1组无黏结SMA驱动混凝土柱,1组全黏结SMA未驱动混凝土柱,1组素混凝土柱)进行了轴压试验研究,比较分析了5组混凝土柱的纵向应变、横向应变、极限荷载、裂现荷载等轴压性能.结果表明:SMA混凝土柱抗裂性能大小顺序为:半黏结SMA驱动混凝土柱>全黏结SMA驱动混凝土柱>无黏结SMA驱动混凝土柱>全黏结SMA未驱动混凝土柱;SMA混凝土柱的极限荷载大致相等,并且都比素混凝土柱大;SMA螺旋箍筋与混凝土半黏结将有利于SMA螺旋箍筋对混凝土柱施加预应力;可利用SMA螺旋箍筋对混凝土柱施加较大的预应力,实现对混凝土柱的变形控制.

FRP加固在役混凝土柱轴压试验方法

为研究FRP(fiber reinforced plastics)加固在役混凝土柱轴压性能的试验方法,采用后张预应力法对混凝土柱施加初始应力,然后采用附加刚性千斤顶加载法进行模拟FRP加固混凝土柱轴压加载试验,得到应力-应变全曲线。研究结果表明,该试验方法能较好地实现FRP加固在役混凝土柱轴心受压试验。

高温后方钢管全再生混凝土短柱轴压试验研究

为了研究不同冷却方式下高温后方钢管全再生混凝土短柱的轴压力学性能,设计制作9根短柱试件依次进行高温试验和轴心受压试验,探讨历经温度(20℃、200℃、400℃、600℃、800℃)和冷却方式(自然冷却、喷水冷却)对轴压破坏形态、极限承载力、初始刚度、刚度退化及延性的影响。试验结果表明:试件最终破坏形态为钢管撕裂和钢管鼓曲斜压破坏;高温作用后试件极限承载力降低较为显著,但受自然冷却和喷水冷却的影响不明显;试件初始刚度随温度的升高而不断降低,喷水冷却作用对试件初始刚度有二次削弱;试件刚度退化曲线经历了平台段、快速下降段、平缓下降段、平稳段,冷却方式对试件刚度退化的影响不大;试件的延性随温度的升高呈先降低后升高的趋势,喷水冷却作用会降低试件的延性。

复式不锈钢管混凝土轴压试验研究

钢管混凝土在实际工程中已得到广泛应用,但普通碳素钢在极端环境中的应用存在局限性。不锈钢管混凝土既有类似于普通钢管混凝土的力学性能,又能在特定环境下起到耐腐蚀作用,在特殊工程中应用前景广阔。对一系列不同内钢管厚度和强度的复式不锈钢管混凝土轴压试验,结果表明应变达到0.07时,仍能够保持80%以上的峰值承载力,具有很好的延性;内钢管厚度的增加对极限轴向承载力的下降起到了明显减缓作用,但对其影响有限;提高内钢管厚度和强度均能显著提高试件的压缩刚度;现行规范能对复式不锈钢管混凝土轴压承载力进行较为准确的估计。

内置钢板轻钢-稻草板组合墙体轴压试验研究

目的研究内置钢板冷弯薄壁型钢-纸面稻草板组合墙体的轴压力学性能,弥补填充混凝土等材料造成自重过大以及型钢-纸面稻草板组合墙体抗侧刚度低的缺陷。方法对3面组合墙体进行单调竖向加载轴压试验,得到组合墙体的受力过程、破坏形式、荷载位移-曲线及荷载-应变曲线;组合墙体的破坏模式是冷弯薄壁C型钢立柱局部屈曲破坏、纸面稻草板局部出现褶皱和钢板局部屈曲,通过试验数据分析,得到组合墙体轴心受压承载力、延性系数、刚度。结果结果表明:内置钢板厚度及内置钢板面数对组合墙体的竖向承载力、刚度和延性均有较大的提升;纸面稻草板对钢骨架起到了良好的约束作用。结论冷弯薄壁C型钢、纸面稻草板和钢板协同工作性能良好,可应用于单层或低层建筑工程中。

设置耗能壳板的高强钢圆管桥墩轴压试验研究

为探讨设置耗能壳板的新型高强钢圆管桥墩的受力机理,对4组共8个新型Q460高强钢圆管桥墩试件开展相应的轴压试验研究,获得各试件破坏的荷载-位移曲线、荷载-应变曲线。通过对比分析轴压作用下试件的破坏模式、承载能力、延性性能等力学特征,探讨设置耗能壳板后高强钢圆管桥墩承载能力和变形性能的变化规律。试验结果表明,新型高强钢圆管桥墩试件的轴压破坏可分为根部“象脚式”破坏、高强螺栓被剪断、上下端部“压扁式”破坏三种类型。设置耗能部件后,轴向荷载作用下高强钢圆管桥墩的承载能力和延性性能均有提高,尤其是构件承载能力提高效果更为显著。低屈服点耗能钢板的强度和厚度对试件的承载能力均有影响,随着低屈服点钢板强度和厚度的提高,试件的轴压承载能力随之提高;且低屈服点钢板厚度对试件轴压承载力的影响更显著。

氯盐弱腐蚀环境下圆形钢管再生混凝土短柱轴压试验研究

为研究氯盐弱腐蚀环境下圆形钢管再生混凝土短柱的轴向极限承载力,设计了12根不同核心混凝土强度、钢管壁厚和腐蚀程度的圆形钢管再生混凝土柱和2根圆形钢管柱,研究了不同弱腐蚀程度下各试件的轴心受压性能,分析了其破坏形态、承载力、荷载-位移曲线、骨架曲线和刚度退化规律,试验结果表明:弱腐蚀试件受压鼓凸,内部混凝土被压碎,承载力下降,中间表面处发生多处明显鼓曲;钢管腐蚀会引起试件约束效应系数的降低,导致其承载力和刚度明显下降,最终影响结构的安全性;提高核心混凝土强度和增大钢管壁厚均可提高圆形钢管再生混凝土柱在氯盐腐蚀环境下的极限承载能力,而增大钢管壁厚对提高试件承载力作用更为显著。

耐碱玻纤网格与聚丙烯混凝土复合加固方柱的轴压试验研究及承载力计算

通过16个基于耐碱玻纤网格与聚丙烯混凝土复合加固方柱的轴压性能试验,得到了各试件的极限承载力与破坏形态,测得了各试件混凝土中部纵向压应力-应变曲线、试件压应力-耐碱玻纤网格中部应变曲线,分析了加固层混凝土中聚丙烯纤维含量、耐碱玻纤网格包裹方式等参数对试件轴压性能及破坏机理的影响。通过引入合理的基本假定和强度模型,提出了耐碱玻纤网格与聚丙烯混凝土复合加固方柱的轴压承载力计算方法,并将所提计算方法及相关文献计算方法得到的理论计算值与试验结果进行了比较。结果表明:试件主要破坏形态为纵向压劈破坏,裂缝最先出现在试件角部区域并向两端发展,部分试件出现加固层剥离现象;相较于耐碱玻纤网格间隔包裹试件,全包试件表现出更好的抗压性能及延性;随着加固层混凝土中聚丙烯纤维含量的增加,试件极限承载力呈先提高后降低的趋势;采用所提计算方法得到的理论计算值与试验结果吻合较好,且理论计算值均小于试验值,说明所提公式具有一定安全储备,可供工程设计参考使用。

CFRP方钢管再生混凝土短柱轴压试验研究

进行了6根CFRP方钢管再生混凝土短柱和2根方钢管再生混凝土短柱的轴压性能试验。研究了再生粗骨料取代率、CFRP包裹层数对CFRP方钢管再生混凝土短柱受力性能的影响。试验结果表明,CFRP方钢管再生混凝土短柱的承载力随着再生粗骨料取代率的增加而降低;增加CFRP包裹层数,其试件承载力变大。