小剪跨比RC柱及钢管增强RC柱多次冲击的响应行为

近年来钢筋混凝土(RC)墩柱遭受车船撞击的风险日益增加,且车船撞击一般发生在RC柱靠近地面或底部承台的位置,导致柱体出现小剪跨比条件下的脆性剪切破坏。而随着力学性能良好的钢管混凝土在工程中越来越广泛地应用,其在小剪跨比下的抗冲击性能也需要更加深入的研究。为进一步研究小剪跨比RC柱的剪切损伤机理以及钢管对RC柱抗剪性能的增强效果,使用大型刚性摆锤装置分别对1根RC柱、内置钢管增强RC柱和外置钢管增强RC柱进行了侧向冲击试验,考察了试件的损伤特征、冲击力和位移等试验结果。结果表明:RC柱在承受两次冲击后发生剪切破坏,而两个钢管增强RC柱在经历额外两次大能量冲击后仍保持较好的整体形态,即钢管可有效提升RC柱的抗冲击性能;在相同截面配钢率下,外置钢管增强RC柱相比内置钢管增强RC柱整体上具有更强的抗冲击性能,但内置钢管可更有效地降低核心混凝土的剪切损伤;由于外置钢管RC柱具有三者中最高的整体刚度和表面刚度,其对相邻构件承载力和刚度的要求也更高。

侧向冲击与静力加载下小剪跨比RC柱的剪切损伤行为

为深入研究小剪跨比条件下钢筋混凝土(RC)柱的抗冲击性能与剪切损伤行为,分别开展了6根RC柱的侧向摆锤冲击试验和8根RC柱的水平静力加载试验,考察了剪跨比、纵筋和箍筋用量以及轴压力等参数对试件抗剪性能的影响,并对冲击作用下各试件的剪切损伤和弯曲损伤进行了等级划分。试验结果表明:动、静力作用下小剪跨比RC柱均易发生剪切破坏,箍筋对柱体抗变形能力和静态剪切承载力有较大贡献,但对冲击作用下试件剪切承载力的贡献较小;随着冲击能量的增大,柱身首次出现的斜裂缝与水平方向的夹角变小,而二次冲击下试件破坏形态受初次冲击损伤状态的影响较大;静力试验中,轴压力的增大延缓了试件前期弯曲和剪切损伤的发展,并提升试件承载能力,但会显著降低具有极小剪跨比(例如等于1.4)试件的延性。在试验基础上,采用冲击力峰值与试件剪切承载力(动态或静态)的比值作为损伤评估指标,对冲击作用下RC柱的剪切损伤状态进行了评估。分析结果表明:已有动态剪切承载力计算方法未能充分考虑不同剪跨比和柱体边界条件引起的惯性效应的差别,而试验所得静态剪切承载力也不能有效地反映动态剪切承载力随剪跨比变化的规律,因此目前采用冲击力峰值与剪切承载力的比值来对剪跨比存在变化的RC柱进行剪切损伤评估还存在困难。