新型粉煤灰泡沫混凝土墙体轴心受压性能试验研究

利用工业固废粉煤灰制备节能与承重一体的新型墙体,对无冷弯薄壁C型钢外包内置钢丝网片固废粉煤灰泡沫混凝土墙体FW、外包1mm厚冷弯薄壁C型钢内置钢丝网片固废粉煤灰泡沫混凝土墙体CW1、外包2mm厚冷弯薄壁C型钢内置钢丝网片固废粉煤灰泡沫混凝土墙体CW2分别在轴压作用下的破坏形态、荷载-位移曲线及墙体极限承载力进行试验研究。研究结果表明:从破坏形态度角度,FW、CW1及CW2在破坏时,冷拔钢丝、冷弯薄壁C型钢发生屈服,泡沫混凝土破裂;FW大面积泡沫混凝土挤压破碎剥落,破坏严重;CW2破坏时完整性优于FW、CW1。从变形角度,CW1、CW2外包的C型钢能够对墙体内部的泡沫混凝土起到约束作用,墙体的刚度得到提升。从承载力角度,CW2较CW1提升了17.4%,较FW提升了23.7%。对墙体的轴压承载力进行理论计算,与墙体轴心受压试验的实测值相比,二者误差在10%以内且小于实测值,满足国家现行规范、行业技术标准相关要求。

钢筋混凝土柱轴心受压性能尺寸效应的大比尺试验研究

现行混凝土结构设计方法是基于小尺寸构件的试验研究建立起来的,但混凝土结构存在尺寸效应现象,由此导致其对于大尺寸构件设计的科学性与合理性有待进一步研究。使用北京工业大学结构试验中心的40000kN多功能压力机,进行钢筋混凝土柱轴心受压性能尺寸效应的大比尺试验研究。按照相似关系设计3组正方形截面钢筋混凝土柱试件,其几何尺寸分别为:200mm×200mm×900mm、400mm×400mm×1800mm、600mm×600mm×2700mm。在试验基础上,对比分析各试件的破坏特征、极限承载力、应力-应变曲线。结果表明,在一定的尺寸范围内,随着钢筋混凝土柱几何尺寸的增加,其按现行规范计算公式所得承载力值更接近相应的试验实测值,即承载力计算公式的可靠性降低;钢筋混凝土柱轴心受压的峰值应变随其几何尺寸增大而减小。

高性能灌浆料置换加固混凝土柱轴心受压性能分析

对采用高性能灌浆料置换加固的混凝土框架柱的轴压受力性能进行了全过程分析,讨论了灌浆料强度和峰值应变、约束指标λt、置换层厚度等参数对灌浆料强度发挥程度和柱承载力的影响。结果表明:若保持峰值应变不变,提高灌浆料的强度,对高性能灌浆料强度发挥程度的影响并不显著,但可以在一定程度上提高柱的承载能力;若保持灌浆料的强度不变,减小灌浆料的峰值应变,则可以明显提高高性能灌浆料强度发挥程度,但对柱的承载能力的影响效果并不明显。灌浆料的置换厚度越大,高性能灌浆料强度发挥程度越低,柱的承载能力反而越高。随着约束指标λt的增加,高性能灌浆料强度发挥程度不断提高,柱的承载能力也不断提高。

免拆卸水泥复合模板-结构混凝土柱的轴心受压性能研究

通过对二根柱试件(一根免拆卸模板混凝土柱,一根普通混凝土柱)的试验,研究了免拆卸模板混凝土柱在单调荷载作用下的基本力学性能,包括破坏形态、极限承载力、柱侧混凝土应变、受力钢筋应变等,对免拆卸模板-结构混凝土柱与普通混凝土柱的受力性能进行了对比。实验结果表明:采用现行规范计算免拆卸模板-结构混凝土柱的极限承载力具有较高的安全性能;免拆卸模板-结构混凝土柱具有与普通混凝土柱相近的轴心受压性能。

钢管混凝土加劲混合结构轴心受压工作机理及可靠性分析

钢管混凝土加劲混合结构是由内置钢管混凝土部分和外包钢筋混凝土部分混合而成的结构,由于其在承载力、刚度和延性上的优势,已在工程结构中得到应用。国家标准《钢管混凝土混合结构技术标准》(GB/T 51446—2021)给出其轴压承载力和刚度计算方法。但以往研究主要针对单一参数,尚缺少多参数耦合作用下受力机理研究;且亟需验证承载力计算方法的可靠性,为各行业下的安全性设计提供依据。该文首先建立了轴心受压试验数据库,分析了影响该类结构轴压性能的关键参数;之后,运用验证后的精细化有限元模型开展多参数耦合作用分析,明晰多参数耦合作用对结构刚度、承载力的影响规律,弥补试验研究的局限性,并进一步揭示结构在短期、长期荷载下的内力分布规律,为长期服役下安全性分析提供依据。在参数分析的基础上,开展可靠性分析,确定该类结构在房屋建筑、铁路桥涵、公路桥涵和港口工程中的可靠度指标,验证国家标准中轴压承载力设计方法的可靠性。

大尺寸钢筋高强混凝土柱的轴心受压性能

钢筋混凝土构件存在尺寸效应现象,为了解大尺寸钢筋高强混凝土柱的轴心受压性能及其尺寸效应规律,使用40 000kN多功能压力机进行不同几何尺寸和不同配箍率的钢筋高强混凝土柱轴心受压性能试验。在试验基础上,对比分析了不同几何尺寸、不同配箍率的各试件破坏特征、极限承载力和变形。结果表明,大尺寸钢筋高强混凝土柱轴心受压承载力具有一定的尺寸效应,变形能力尺寸效应明显,配箍率对其承载力及变形能力存在不同程度的影响。

预应力薄壁圆钢管约束混凝土短柱轴压性能初探

为提高薄壁钢管混凝土柱轴心受压性能,提出了预应力薄壁圆钢管约束混凝土柱,即采用对拉螺栓对薄壁圆钢管施加环向预应力,形成对内部混凝土初始约束围压,以提高内部混凝土的轴心抗压强度及承载力性能。为探究其轴向受压性能提升效果,进行了预应力薄壁圆钢管约束混凝土短柱轴心受压试验;并采用ABAQUS有限元计算软件建立了相应的非线性有限元数值模型,基于试验所获得荷载-位移数据,验证了模型的可靠性。在合理可靠试验模型的基础上,进行了不同预应力度(k=0、0.1、0.2、0.3、0.4和0.5)和不同钢管厚度(t=1.5mm、2.0mm、2.5mm和3.0mm)情况下的轴心受压性能影响分析。结果表明:采用对拉螺栓对薄壁圆钢管混凝土柱施加环向预应力,可有效提高其轴心抗压强度、刚度和延性;在合适预应力范围内,预应力度(k=0~0.4)越大,预应力薄壁钢约束混凝土短柱轴心受压性能提升越明显;但较大的预应力度(k=0.5)会让构件在达到峰值荷载后,其承载力降低较为明显,从而使构件延性降低;当预应力度k不变,构件的轴心受压性能随钢管厚度t的增大而增大。

钢管壁开洞组合柱试件轴心受压性能试验研究

为研究圆钢管壁开洞率对钢筋混凝土梁-钢管混凝土组合柱节点核心区轴心受压性能的影响,进行了14个钢管壁开洞和4个钢管壁不开洞的钢管混凝土组合柱试件的轴心受压试验。试验结果表明:钢管壁开洞率不大于50%时,试件的轴心受压承载力没有显著降低;钢管壁开洞率为50%且壁厚由8mm增大到12mm和14mm时,试件轴心受压承载力有较大提高;设置加劲板加强钢管壁洞口四周的试件,轴压力-纵向应变曲线在峰值点后下降平缓,试件的塑性变形能力明显提高。考虑钢管对混凝土的约束作用时,试件轴心受压承载力计算值与试验值符合较好;不考虑圆钢管对混凝土约束作用时,试件的轴心受压承载力计算值小于试验值较多。建议计算试件轴心受压承载力应考虑钢管对混凝土的约束作用。

多腔体中空夹层钢管超高性能混凝土短柱轴心受压性能试验研究

为研究高强钢材钢管超高性能混凝土短柱的轴心受压承载力和延性,开展了涵盖钢管超高性能混凝土、中空夹层钢管超高性能混凝土和多腔体中空夹层钢管超高性能混凝土等三种截面的10根方形和圆形短柱轴压试验,分析其破坏模式、荷载-位移曲线、延性系数以及组合强度。试验结果表明:与钢管超高性能混凝土和中空夹层钢管超高性能混凝土相比,多腔体中空夹层钢管超高性能混凝土具有更高的承载力和更大的延性系数。同时,将试验承载力与中国T/CCES 7—2020、欧洲BS EN 1994-1-1以及美国ANSI/AISC 360-16中相关公式的预测结果进行了比较。对比结果显示:欧洲规范BS EN 1994-1-1和美国ANSI/AISC 360-16的预测结果过于保守;对于T/CCES 7—2020的预测结果,由于材料强度超过了限定范围且钢管发生局部屈曲,高估了钢管超高性能混凝土和中空夹层钢管超高性能混凝土短柱的承载力;由于没有考虑加劲肋的有利作用,而低估了多腔体中空夹层钢管超高性能混凝土柱短柱的承载力。

Q690高强钢管轴心受压局部稳定性研究

通过对Q690高强钢的材性试验及8组24根Q690高强钢管试件进行轴心受压局部稳定试验,研究了高强钢的力学性能参数及高强钢管在轴心受压下的局部失稳破坏模式和极限承载力。采用ANSYS软件对Q690高强钢管局部屈曲进行有限元模拟,计算中考虑了钢管局部几何缺陷和残余应力的影响。分析了我国和国外规范中关于钢管轴心受压局部稳定的有关计算规定,将试验与数值分析结果及相关规范计算结果进行对比,并且给出了Q690高强钢管径厚比限值及强度折减公式。

箍筋约束混凝土柱受压性能研究

本文对比分析了6组配置普通强度箍筋与配置高强度箍筋的混凝土柱的轴心受压性能,考察了箍筋屈服强度(400 MPa和1100 MPa)、体积配箍率(1.07%~3.62%)、箍筋形式(复合螺旋箍和单螺旋箍试件)和箍筋间距(35mm^45 mm)对混凝土轴心受压性能的影响。结果表明,体积配箍率增加,轴心受压条件下约束混凝土柱的极限承载力和延性都呈现提高的特征,建议体积配箍率应高于1.5%;相较于约束混凝土强度,延性性能受箍筋屈服强度的影响更大;箍筋间距越小,则体积配箍率越高,纵筋越不易屈曲,约束混凝土的延性性能越好。

外贴CFRP板对胶合木柱轴压性能的影响

为解决胶合木柱在轴心受压状态下易出现脆性破坏的问题,同时提高胶合木柱承载力,设计并研究碳纤维增强复合板CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics Board)板布置方式和配置率对胶合木柱轴心受压性能的影响。对15根胶合木方柱进行轴压性能试验,分析试件柱破坏形态、极限承载力、荷载-纵向位移曲线、延性系数和柱中荷载-应变曲线等。研究结果表明,外贴CFRP板增强法可提高试件极限承载力与刚度,增强柱承载力提高幅度为4.31%~18.77%,在CFRP板布置方式相同的情况下,平均极限承载力随着CFRP板配置率的增加而提高;在CFRP板配置率相同的情况下,承载力提高幅度分散布置略大于集中布置;增强柱延性系数提高幅度为11.23%~27.59%,延性系数随CFRP板配置率的增加而增大,集中布置提升效果优于分散布置。樟子松胶合木与CFRP板具有良好的协同作用,可以达到共同工作的效果。

5组不同合成纤维加固混凝土柱的轴压性能研究

共设计了5组纤维加固混凝土柱试件,研究了无纤维加固、玻璃纤维加固(GFRP)、碳纤维加固(CFRP)和碳纤维+玻璃纤维加固(JFRP、NFRP)混凝土柱的破坏形貌和轴压性能。结果表明,经过碳纤维、玻璃纤维和合成纤维加固处理后,混凝土柱的峰值应力、最大拉应变和纵向最大压应变都出现不同程度增大;合成纤维加固混凝土柱的峰值应力相较无加固试件明显增大,且合成纤维加固试件的最大拉应变和纵向最大压应变明显高于其他试件。由于纤维加固后,纤维可以对混凝土起到环向约束作用而增加钢筋应变,且合成纤维和碳纤维对混凝土柱的约束作用相近,而玻璃纤维对混凝土的约束作用相对较弱。纤维布加固混凝土柱有助于提升混凝土柱的环向约束,且混凝土柱的横向变形受到明显抑制,纤维对混凝土柱的纵向约束效果从高至低顺序依次为:JFRP、NFRP、GFRP、CFRP,且都高于未加固混凝土柱。

钢筋高强混凝土柱轴压性能尺寸效应试验

为揭示钢筋高强混凝土柱的尺寸效应规律,进行了不同几何尺寸、不配置箍筋的钢筋高强混凝土柱轴心受压性能试验,对比分析了不同几何尺寸试件的破坏特征、名义应力-应变曲线、承载力、变形及刚度.结果表明,未设置箍筋的钢筋高强混凝土柱轴心受压承载力、破坏特征和变形能力表现出一定的尺寸效应。

PVA-SHCC力学性能研究综述

PVA-SHCC作为一种新型建筑材料,以其优异的准应变硬化特性及多缝无害化开裂能力得到学者们的广泛关注和工程建设领域的逐步应用。PVA-SHCC的力学性能是当前研究的一个热点,也是将其广泛应用于建筑领域的根基。系统的分析了国内外对PVA-SHCC四大基本力学性能的研究进展,并在此基础上为SHCC力学性能进一步研究方向提出了建议。

钢管-再生混凝土-拼接木复合长柱轴压性能有限元分析

目的 研究钢管-再生混凝土-拼接木复合长柱轴压力学性能,为该类构件的设计和工程应用提供参考。方法 通过有限元软件ABAQUS对其进行数值模拟研究,探讨复合长柱的受力机理和应力分布,分析再生混凝土强度、长细比以及钢管壁厚等参数对复合长柱轴压性能的影响。结果 再生混凝土强度每增加10 MPa,构件的极限承载力分别提升6.07%、5.13%、5.90%、6.53%;构件延性系数随之逐渐降低;对初始刚度影响不显著。提高构件的长细比,其极限承载力和初始刚度均有所减小,但复合长柱延性随之有所增大。钢管壁厚从3 mm增加至7 mm,每增加1 mm,其极限承载力分别提升11.34%、8.24%、7.07%、6.54%;其延性和初始刚度均随壁厚的增加而增加。结论 钢管-再生混凝土-拼接木复合长柱的轴压力学性能良好,可以满足工程需要。

Strength of circular concrete columns under concentric compression

An experimental study, in which six columns were loaded concentrically toinvestigate the behavior of reinforced normal strength and high strength circular columns underconcentric compression, is described. The concrete strengths of the columns were 30 MPa and 60 MPa.The primary variables considered were the concrete strength and the amount of transversereinforcement. Test results indicate that smaller hoop spacing provides higher column capacity andgreater strength enhancement in a confined concrete core of columns. For the same lateralconfinement, high strength concrete columns develop lower strength enhancement than normal strengthconcrete columns. Both the strength enhancement ratio (f'_(cc) /f'_(co)) and the column capacityratio (P_(test)/P_o) were observed to show linear increase variations with rho_s f_(yt)/f'_c incircular columns.

预应力碳纤维复材布加固钢筋混凝土方形截面短柱轴压性能试验研究

为了研究预应力碳纤维复材(CFRP)布加固钢筋混凝土方形截面柱的轴心受压力学性能,设计4根钢筋混凝土方形截面柱进行轴心受压试验,包括1根未加固的普通钢筋混凝土柱和3根预应力CFRP布加固的钢筋混凝土柱。通过试验获得了各试件破坏形态、受压极限承载力、轴向位移和CFRP布的应力应变曲线等试验数据,分析不同应力水平的CFRP布对钢筋混凝土方形截面柱加固后力学性能的影响。结果表明:与未加固的普通钢筋混凝土柱相比,采用预应力CFRP布加固试件的轴心受压承载力和延性均有明显的提高,提高幅度随应力水平的提高而增大;而且对CFRP施加预应力能避免纤维布的应力滞后问题,更好地发挥纤维布的高强性能。

高性能灌浆料置换加固混凝土柱的受力性能

对采用高性能灌浆料置换加固的混凝土框架柱的轴压受力性能进行了全过程分析,讨论了加固前混凝土初始应力对置换截面（组合截面）高性能灌浆料强度发挥程度的影响。结果表明,对于加固时不能卸载的柱,高性能灌浆料与混凝土之间存在应变滞后现象,混凝土与高性能灌浆料不能同时达到其抗压强度。加固前,柱的初始应力越高,高性能灌浆料的强度发挥程度越低。混凝土初始应力在（0.2~0.6）fc时,高性能灌浆料的强度发挥程度为（69~87）%。在此基础上,提出了高性能灌浆料置换加固柱折算混凝土强度和轴心受压承载力的计算方法。