PSJ加固T形RC梁钢板箍有效预应力的计算方法

为确定不同加固阶段预应力钢板箍(PSJ)的有效预应力计算方法,对加固过程中和加固之后PSJ的实际应变进行监测.通过对原型试件加固过程的监测,提出螺栓预紧扭矩和PSJ有效应变之间的关系.对10个加固后的PSJ进行200h的应变监测,研究不同预应力水平下PSJ应变随时间的变化规律.研究结果表明:预应力水平较低时,PSJ有效应力随时间有一定波动,预应力未出现明显衰减;预应力水平较高时,PSJ有效预应力随时间衰减,最大衰减比为35%.

预应力钢板箍加固高轴压比框架柱抗震性能研究

提出一种采用预应力钢板箍对钢筋混凝土矩形截面柱进行抗震加固的方法。进行9个采用预应力钢板箍加固的高轴压比RC短柱试件的低周反复加载试验。主要研究轴压比n、箍板特征值η、预应力水平α等参数对采用预应力钢板箍加固技术加固混凝土矩形截面柱的抗震性能的影响。通过试验检验了加固试件的破坏形态、强度、变形能力、滞回特性和耗能能力等重要抗震性能指标。结果表明,采用预应力钢板箍加固可大幅改善高轴压比RC短柱的抗震性能;加固柱的抗震性能和变形能力随着箍板配置特征值和预应力水平的增大而增大,随轴压比的增大而减小。横向预应力钢板箍能够有效抑制斜向剪切裂缝的开展,将试件的破坏形态由剪切破坏转变成具有较好延性的弯曲破坏。该加固技术克服了以往框架柱抗震加固存在的明显缺点,可最大限度地改善加固构件的抗震性能,是一种具有广泛应用前景的抗震加固方法。

预应力钢套箍加固RC桥墩轴压性能试验研究

针对圆形桥墩,提出一种采用预应力钢套箍(PSJ)对RC圆形桥墩进行加固的技术方法。测量7个采用PSJ加固后墩柱的轴压性能,研究箍板预应力度和配箍特征值对加固试件轴压性能的影响效果和规律,验证所提出的预应力钢套箍加固RC桥墩技术方法的可行性和加固效果,并分析采用PSJ加固RC桥墩的受压机理,提出采用PSJ加固RC桥墩的轴心受压承载力计算公式。实验结果表明:与对比件相比,加固试件的轴心受压承载能力和变形能力都比加固前有较大幅度的提高。研究成果可为既有RC桥墩加固设计提供依据。

三种套建结构在既有房屋增层改造中的应用

为完善既有房屋套建增层改造决策系统和技术措施,结合具体工程实践,对预应力混凝土框架结构套建增层;新增结构一层顶采用内置预应力钢桁架-混凝土组合框架梁的框架结构套建增层;预应力钢-混凝土组合框架结构套建增层的设计与施工要点,进行对比分析.结果表明:预应力钢-混凝土组合框架结构套建增层,不但可实现施工过程中底层楼盖的自承重,而且与其他方案相比,结构整体造价低,施工周期短.因此,在既有房屋套建增层改造中应优先选择预应力钢-混凝土组合框架结构.

配置预应力钢板箍RC墩柱震损后轴压性能试验

为研究配置预应力钢板箍(prestressed steel jacket,PSJ)RC墩柱遭受地震破坏后的抗倒塌能力,通过对配置PSJ墩柱进行低周往复加载以模拟震损墩柱,进行7个带PSJ墩柱震损试件的轴压性能试验,研究参数包括钢板箍配箍特征值和箍板预应力度。研究结果表明:配置PSJ对震损墩柱的轴压性能影响显著,震损带PSJ墩柱的抗倒塌能力远比震损无PSJ墩柱的大;在轴压试验过程中,震损带PSJ墩柱的破坏集中在试件中部,呈现轴压试件的典型破坏特征;在竖向荷载作用下,PSJ对震损墩柱仍能提供良好的横向约束,使带PSJ墩柱具有较强的抗倒塌能力;配箍特征值越大,带PSJ墩柱的轴压承载力和变形能力越强;箍板预应力度对震损墩柱的轴压承载力影响较小,但震损墩柱的变形能力随着箍板预应力度的提高而降低。

套建增层预应力钢骨混凝土框架弹塑性地震反应分析

从套建增层改造实践中存在的问题出发,提出了一种新型外套增层结构型式,即以内置H型钢预应力混凝土组合梁为框架梁、以配置4个或8个角钢的角钢混凝土柱为框架柱的套建增层用框架结构,并给出了节点构造。根据不同的场地条件和地震设计分组,对基于现行设计标准设计的跨度为16m的新型套建增层框架进行了罕遇地震作用下的时程分析。分析结果表明,在满足常遇地震作用下的设计要求时,在7度和8度罕遇地震作用下,建造在I、II、III类场地上的部分套建增层框架将会倒塌。根据弹塑性反应分析结果,提出了在罕遇地震作用下避免这种套建增层框架发生倒塌的设计建议。

一种采用钢管混凝土核心柱和预应力型钢混凝土梁的底层柔性结构

为研究采用钢管混凝土核心柱的套建增层预应力型钢混凝土(prestressed steel reinforced concrete frame,简称PSRC)套建增层框架在罕遇地震作用下的抗倒塌性能,文中基于非线性分析软件IDARC-2D对一榀单层单跨预应力型钢混凝土梁-钢管混凝土核心柱框架开展滞回性能分析,并与试验结果对比验证,确定了数值分析所需的截面退化参数,在此基础上,建立了单跨多层套建增层框架模型,并分别对设防烈度为8度和7度,建造于I_(0)、I_(1)、Ⅱ、Ⅲ类场地,按第1、第2、第3设计地震分组设计的套建增层框架,开展罕遇地震作用下弹塑性时程分析,细致考察了套建增层框架的倒塌破坏特征和倒塌范围。研究结果表明:在8度罕遇地震作用下,建造于前述场地类别的部分套建增层框架将发生底层层间倒塌破坏;而在7度罕遇地震作用下,套建增层框架梁柱构件普遍开裂,但均未发生倒塌;在8度抗震设防区对底层层高为8.1~14.4 m、增层层数为1~4层的倒塌套建框架提高一个抗震等级进行设计后,均避免了倒塌破坏。

组合框架梁中两种内置预应力钢桁架的对比分析

针对绥芬河青云市场套(扩)建改造工程"施工阶段自承重楼盖体系"内置预应力钢桁架-混凝土组合框架梁中角钢桁架弦杆尺寸较大,端部预应力筋不便张锚等问题,提出采用内置灌浆圆钢管桁架替代内置角钢桁架的设想,对两种内置钢桁架进行比较分析认为,当圆钢管弦杆壁厚与角钢弦杆壁厚相同时,灌浆圆钢管桁架的弦杆直径小于角钢桁架弦杆边长,桁架占用外套柱的空间小,同时桁架下弦杆钢管可作为按直线布置预应力筋的孔道,方便预应力筋布筋和张锚。并指出今后应继续开展的相关研究工作。

楔形钢板箍与预应力钢绞线网加固损伤混凝土梁的抗剪性能试验研究

钢板箍与预应力钢绞线网组合加固技术具有抗剪承载力高、施工方便、绿色环保及适用面广的优点。为研究该加固技术中钢绞线网布置方式对损伤钢筋混凝土梁抗剪性能影响,设计了4根混凝土梁试件;试件采用剪跨比均为2.0,钢绞线网均施加0.3预应力水平的拉力;设计参数:斜向钢绞线网为"X"形双向及单向斜向布置;每个方向布置4根和2根钢绞线;钢绞线外是否抹灰。通过试验分析得出:采用该组合技术加固的梁,抗剪承载力均大幅提高,其中"X"形布置并且外表抹灰构件的抗剪承载力提高了93.6%;由于刚板箍与斜向钢绞线网的组合优势,抗剪承载力-挠度图出现了两次峰值点,其延性提高显著;损伤梁加固后的破坏位置与原破坏位置不同,并且用该组合加固技术修复后的梁剪切裂缝更加均匀,数量更加多。因此,该加固技术不但大幅提高了混凝土构件抗剪承载力和延性,而且对损伤梁的加固具有较好效果。

预应力钢板箍加固RC柱轴压性能试验研究

进行了5个采用预应力钢板箍加固的RC柱试件和1个未加固RC柱对比试件的单调加载试验,重点研究预应力钢板箍加固RC柱的轴压性能和加固构件轴压承载力计算方法。试验主要参数包括钢板箍预应力水平和钢板箍配箍特征值。试验结果表明:采用预应力钢板箍加固RC柱可显著改善其轴压性能,不仅可有效提高柱的轴压承载力,还能使加固柱具有较好的变形能力。在试验研究基础上探讨了预应力钢板箍加固RC轴压柱受力机理,分析了各主要参数对加固柱轴压承载力的影响。分析结果表明:预应力钢板箍强度发挥系数与钢板箍预应力水平和钢板箍配箍特征值等因素有关。采用叠加方法,提出加固柱轴压承载力计算式,计算结果和试验结果总体吻合良好。

预应力钢板箍加固RC短柱抗剪承载力试验研究

进行了9个采用预应力钢板箍(Prestressed Steel Jacket,PSJ)加固的RC短柱试件的单调加载试验。重点研究预应力钢板箍加固RC短柱的抗剪性能和加固构件受剪承载力计算方法。主要试验参数包括箍板预应力度和箍板配置量。试验结果表明:采用预应力钢板箍加固RC短柱可显著改善其受剪性能,不仅可有效提高构件的抗剪承载力,并能使最终出现剪切破坏的加固短柱具有较好的变形能力。在试验研究基础上探讨了预应力箍板加固的受剪机理,分析了各主要参数对加固柱受剪承载力的影响及其规律。分析结果表明:预应力箍板的受剪系数与箍板预应力度和箍板配箍特征值等因素有关。基于叠加方法,提出了箍板受剪系数和加固柱抗剪承载力计算公式,计算结果和试验结果总体吻合良好。研究成果可为预应力钢板箍加固RC柱的抗剪设计提供依据。

预应力钢板箍与CFRP复合加固RC墩柱轴压性能试验研究

提出一种新型的采用预应力钢板箍(PSJ)和碳纤维布(CFRP)复合加固钢筋混凝土(RC)墩柱加固方法(简称PSJ-CFRP)。为验证该新型加固技术的可行性和有效性,进行了8个足尺圆形墩柱轴压性能试验,研究参数包括不同加固方法(PSJ、CFRP和PSJ-CFRP)、钢板箍预应力水平、PSJ与CFRP加固配箍特征值等,比较分析采用不同加固方式加固试件的加固效果、破坏形态和承载力等,研究了PSJ-CFRP复合加固RC墩柱的受压机理,钢板箍预应力度、PSJ与CFRP加固配箍特征值等关键参数对试件轴压性能的影响和规律。试验结果验证了PSJ-CFRP复合加固技术的有效性,CFRP与钢板箍协同工作、优势互补,既提高了试件的承载能力,又改善了试件的变形性能,加固试件呈现延性破坏特征。采用CFRP加固的试件,试件的承载能力得到提高,但变形能力降低,呈现脆性的破坏特征。在相同加固配箍特征值下,减小加固箍板净间距能取得更好的加固效果。在试验和理论分析的基础上,提出了PSJ-CFRP复合加固RC墩柱轴向受压承载力计算公式,能较好地预测加固墩柱的轴心受压承载力。

预应力钢板箍约束RC柱轴压性能数值模拟及试验验证

为研究预应力钢板箍(Prestressed Steel Jacket,PSJ)约束下RC柱的轴压性能,分析施加横向预应力构件的轴压作用机理,建立了PSJ约束RC柱有限元模型,开展弹塑性数值模拟,并进行试验验证。结果表明,增大箍板预应力能减小约束RC柱竖向裂缝宽度,提高其轴压承载力,但可能减小约束柱的轴向峰值变形。箍板配箍特征值的增加能够显著提高约束RC柱的承载力和变形能力,并改善其破坏模式。由于箍板与RC柱外表面间空隙的存在,预应力钢板箍的拉应变增量要滞后于箍筋的拉应变。

U形预应力钢板箍加固T形截面钢筋混凝土梁受剪性能试验研究

为改进T形截面钢筋混凝土(RC)梁的受剪加固工艺,提出了一种采用U形预应力钢板箍对T形截面RC梁进行受剪加固的技术。采用简支梁跨中集中力加载的方法,完成了1个足尺未加固RC梁和5个足尺加固RC梁的单调静载试验,研究U形钢板箍间距和预应力水平对加固RC梁受剪性能的影响。通过试验得到了试件的损伤发展过程、破坏形态、荷载-变形曲线以及钢板箍、钢筋和混凝土的应变曲线。研究表明:采用U形预应力钢板箍可有效提高既有T形截面RC梁的斜截面受剪承载力,试件受剪承载力随钢板箍间距的减小而提高,最大提高幅度可达46.1%。当钢板箍间距小于400mm时,加密钢板箍对试件受剪承载力的提高作用逐渐减弱。钢板箍预应力水平在0.35以上时,进一步提高预应力水平对试件受剪承载力无明显影响。提出了U形预应力钢板箍加固T形截面RC梁受剪承载力的计算式,计算结果与试验结果吻合良好,可为既有T形截面RC梁的加固设计提供参考。

横向预应力钢套箍加固RC柱研究综述

在土木工程加固领域,对加固材料施加一定的预应力可有效约束裂缝开展,提高加固材料利用率,减小应力滞后效应,有效提高加固效果。采用横向预应力技术主动约束核心混凝土是提高加固钢筋混凝土柱力学性能和变形性能的有效方法。该文简要回顾目前国内外采用横向预应力技术加固钢筋混凝土柱的研究现状,重点介绍华侨大学提出的新型预应力钢套箍(Prestressed Steel Jacket,简称PSJ)加固钢筋混凝土柱加固技术,及采用PSJ技术加固钢筋混凝土柱所开展的抗震性能、抗剪性能和轴压性能等方面研究工作进展。研究结果表明,采用PSJ技术可有效改善钢筋混凝土柱的抗震性能,提高钢筋混凝土柱的抗剪承载力、轴压承载力和变形能力等;实现钢套箍预应力施加及精确控制,钢套箍安装便捷,加固后不改变原构件截面尺寸和刚度,不影响原结构地震剪力分配,在混凝土结构加固领域具有广阔的应用前景。最后对PSJ加固技术今后研究发展方向提出建议和展望。

预应力箍板RC柱抗震性能数值模拟及试验验证

为全面了解设置预应力箍板(PSJ)RC柱抗震性能,进一步研究施加横向预应力构件受力机理,建立PSJ-RC柱有限元模型,以剪跨比、轴压比、预应力度以及箍板用量为主要参数,开展弹塑性数值模拟。分析其破坏形态、承载力和变形能力,并进行不同轴压比、预应力度试件的试验验证。设置PSJ能够有效提高试件抗剪承载力,明显改善试件变形能力,尤其对高轴压比柱抗震性能的提高。增加预应力度能提高试件位移延性,预应力度宜控制在0.3―0.5,低于0.15可能导致箍板参与抗剪和横向约束作用降低,箍板配置参数在0.75―1.0能够最大发挥材料效能。设置PSJ能有效提高RC柱抗震性能,施工工艺简单、可行,可供工程实践参考。