箍筋约束含钨尾矿地聚物再生混凝土本构研究

通过28个箍筋约束含钨尾矿地聚物再生混凝土试件的轴心受压试验,研究尾矿取代率、再生粗骨料取代率和箍筋间距对受压应力-应变曲线的影响,并进行本构关系理论模型分析。结果表明:箍筋约束能明显提高含钨尾矿地聚物再生混凝土的强度和延性,箍筋间距的缩减能明显提高约束效果,当含20%~30%尾矿和含30%~50%再生粗骨料时试件性能较好,尾矿取代率对约束混凝土的影响要小于再生粗骨料取代率,峰值应力、应变理论值与试验值拟合较好,应力-应变本构关系模型曲线与试验曲线相接近。

拉筋钢管混凝土柱轴压力学性能研究

拉筋钢管混凝土短柱较其他组合结构短柱具有更高的承载力及延性。为提出适用性更广的拉筋钢管混凝土短柱轴压极限承载力计算方法,探究拉筋连接模式和等效体积配箍率对拉筋钢管混凝土柱轴压力学性能的影响,利用约束混凝土本构关系,建立焊接和非焊接拉筋钢管混凝土短柱轴压及不同截面形式拉筋钢管混凝土短柱轴压的数值模型。对16根不同截面及拉筋型式钢管混凝土短柱进行轴压试验研究,验证数值模型的准确性及适用性。在此基础上,探究拉筋钢管混凝土约束作用及约束区域,提出适用性更广的拉筋钢管混凝土短柱轴压承载力计算公式。研究结果表明:基于约束混凝土本构模型的数值分析方法可有效模拟焊接及非焊接型式拉筋钢管混凝土短住轴压受力性能。焊接及非焊接拉筋对钢管与核心混凝土有明显的约束作用,且拉筋对方形截面钢管混凝土短柱轴压承载力的影响大于圆形截面钢管混凝土短柱。相较于方形截面拉筋钢管混凝土短柱,等效配箍率对圆形截面短柱轴压承载力的影响较小。焊接试件拉筋应力较非焊接试件增加早且快,对核心混凝土的约束作用强。另外,所提拉筋钢管混凝土短柱轴压承载力计算公式对不同截面形式构件均有较好的适用性,计算结果与试验结果吻合良好,精度较高且偏于安全。

方形高强钢管混凝土叠合柱轴压极限承载力分析

对于新提出的方形高强钢管混凝土叠合柱的极限承载力,基于统一强度理论,考虑中间主应力和材料拉压比的影响,引入有效约束系数和非有效约束系数并考虑箍筋对钢管外混凝土约束作用的不同,把钢管外箍筋约束混凝土划分为有效约束区和非有效约束区,将方形截面等效为圆形截面以考虑钢管核心混凝土受到的钢管和外围钢筋混凝土的双重约束效应,提出了方形高强钢管混凝土叠合柱的一种新的轴压极限承载力计算方法。将所得理论计算结果与文献试验结果进行对比,吻合良好,证明了公式的正确性。对各参数的影响规律分析表明,方形高强钢管混凝土叠合柱的承载力随着侧压系数、中间主应力影响系数、材料拉压比和纵向配筋率的增大而增大,随着钢管径厚比的增大而减小。

直径10mm和14mm钢筋约束搭接连接力学性能试验研究

螺旋箍筋约束搭接连接在钢筋外围配置螺旋箍筋并灌浆,以约束搭接区域横向变形,从而提高搭接连接性能。目前,常用的灌浆材料为80MPa高强灌浆料,具有强度高、性能可靠等特点;但成本较高、对施工速度要求高。针对这一问题,本文拟通过12个试件的单向拉伸试验,开展搭接区采用C30细石混凝土浇筑的螺旋箍筋约束搭接连接受力性能试验研究;其中搭接钢筋直径分别为10mm和14mm,规格分别为HRB400和HRB500,搭接长度均为1.0la。试验结果表明:所有试件钢筋屈服前混凝土表面均未开裂;破坏时采用HRB400级和HRB500级直径10mm钢筋试件中钢筋被拉断,采用HRB400级和HRB500级直径14mm钢筋试件中混凝土出现劈裂裂缝且钢筋均已屈服。综上可见,采用C30细石混凝土浇筑的螺旋箍筋约束搭接连接用于小直径钢筋连接时钢筋搭接长度取1.0la可以满足受力要求,用于大直径钢筋连接时建议采用1.2la;此种连接构造可用于HRB500级高强钢筋的连接。

人工盐雾环境下锈蚀箍筋约束混凝土本构关系

为研究人工盐雾环境下锈蚀箍筋约束混凝土应力-应变关系,对36个尺寸为150 mm×150mm×450 mm,配箍特征值分别为0.233,0.175,0.306,0.195,0.146,0.225,0.167,0.125,0.219的箍筋约束混凝土棱柱体试件进行了盐雾腐蚀箱加速锈蚀和轴压加载试验,得到了不同混凝土强度、不同配箍特征值、不同箍筋锈蚀率下锈蚀箍筋约束混凝土应力-应变全曲线.结果表明:人工盐雾环境下锈蚀箍筋约束混凝土应力-应变曲线随着锈蚀时间的延长而渐趋扁平,上升段向右下方偏移,峰值应力呈线性下降,峰值应变增加;在相同锈蚀时间下,高强度混凝土的峰值应力降低程度和峰值应变增大程度均比低强度混凝土小.

负载下轴压加固钢柱的承载力计算方法

为了进一步研究在负载下的轴压加固钢柱的承载力计算方法,考虑加固钢柱中新增的钢筋混凝土与原钢柱产生的应力滞后现象,以及在箍筋约束作用下混凝土强度的提高.利用修正系数法对承载力公式进行修正,得到最新的负载下轴压加固钢柱的承载力计算公式.将公式计算出的结果和在实际试验后的结果进行比较,公式的平均计算误差值为5.23%,表明公式的系数相对准确,可在实际工程中采用.

局部外包钢管装配整体式钢筋混凝土柱高轴压下的抗震性能试验研究

针对装配整体式高强螺旋箍混凝土柱,提出了采用局部外包钢管,横向穿筋焊接的柱-柱连接方法,设计了3个足尺的局部外包钢管装配整体式柱试件和1个足尺的高强螺旋箍筋现浇柱对比试件,进行了拟静力试验;通过分析试件的滞回曲线、骨架曲线、弹塑性转角等参数研究试件在高轴压和低周反复荷载下的滞回性能。分析发现试件的滞回曲线稳定饱满,呈现出钢管混凝土的特性,具有良好的抗震耗能能力和弹塑性变形能力;在高轴压作用下试件的破坏形态仍然为延性较好的大偏心受压破坏,具有良好的防倒塌能力。

基于ABAQUS考虑箍筋约束梁内钢筋简化方法研究

ABAQUS建立实体模型时,箍筋的数量非常大,运算量也非常大,因此,寻求一种既能避免大量箍筋的加入,又能使结果满足工程需求的方法至关重要。本文通过MATLAB编程进行优化迭代,并用有限元软件ABAQUS模拟对比验证,表明采用本文建议的方法能够满足工程需求,并在很大程度上缩小了工程量与运算量。

双层箍筋约束混凝土圆形柱竖向承载力理论推导及数值模拟

为了预测双层箍筋约束混凝土圆形柱竖向承载力,为轴压试验每级加载力提供理论依据,文中以单层螺旋箍筋约束混凝土圆形柱为理论基础,双层箍筋约束的核心混凝土的竖向承载力由内外层箍筋共同约束加强,内层箍筋约束加强在外层箍筋约束加强的基础上再有一个约束加强为核心理论,从理论上推导了双层螺旋箍筋约束混凝土圆形柱的竖向承载力;利用ABAQUS有限元软件建立合理的有限元模型,通过应变控制加载,模拟双层箍筋圆形柱,模拟结果与理论推导结果对比吻合较好,证明该公式可预测双层箍筋约束混凝土圆形柱的竖向极限承载力.

箍筋对深基坑支撑梁爆破拆除的影响机制

深入解析箍筋对钢筋混凝土支撑梁爆破拆除时侧向作用机制是合理选用支撑梁预处理方法的关键。基于箍筋对混凝土梁侧向约束效应理论分析,研究其对支撑梁爆破拆除时核心区混凝土单元应力状态影响机制,确定箍筋最优剪断位置;并结合支撑梁爆破拆除数值模拟与工程实践,对比分析箍筋侧向约束解除前后截面单元峰值应力分布规律、梁身破碎区形态及爆破拆除效果。结果表明:箍筋侧向约束解除后,核心区大量混凝土单元由三向受压变为单向受压,抵抗变形破坏的能力降低;箍筋所在截面处混凝土单元峰值拉应力整体取值向大值过渡,单元主要以受拉失效破坏为主;选取支撑梁侧面靠下位置切断箍筋,可显著改善支撑梁爆破拆除效果,有效防止爆破飞石危害。

箍筋切口位置对支撑梁爆破拆除影响数值分析

深基坑钢筋混凝土支撑梁爆破拆除过程中,采用预处理切断箍筋的方法可有效改善爆破破碎效果,降低炸药单耗,节约经济成本。采用LS-DYNA有限元分析软件对箍筋切口位置在侧向和顶部两种情况下钢筋混凝土支撑梁爆破拆除过程进行了数值计算。研究发现当箍筋切口位于支撑梁侧向靠下位置时会使混凝土单元受拉更为明显,且拉应力峰值变大,有效地降低了箍筋对混凝土的约束作用,能显著提高支撑梁的爆破破碎效果。

密置焊接高强复合箍筋约束高强混凝土柱的试验

在低周反复荷载作用下,对9根焊接环式箍筋约束高强混凝土柱以及1根绑扎环式箍筋约束高强混凝土柱进行试验.通过对比研究试件的破坏过程以及实验的结果,分析了配箍率、轴压比对混凝土柱约束的影响.各个构件的滞回曲线和骨架曲线表明:在高轴压比下的复合焊接环式箍筋均有较好、较饱满的滞回曲线,体现了其具有良好的延性和抗震性能;在同等条件下焊接环式箍筋对混凝土的约束作用要比绑扎的好;在一定配筋范围内,随着钢筋配筋率的增加,混凝土柱承受低周反复承载的能力、屈服强度有所提高,滞回曲线饱满,包络面积增大,延性提高.

双层箍筋约束混凝土圆形柱竖向承载特性数值模拟

利用ABAQUS有限元软件模拟双层箍筋约束圆形柱,采用混凝土损伤塑性本构模型、钢筋双折线本构模型建立了圆形柱竖向承载特性有限元模型。分别对混凝土和箍筋采用四面体单元和六面体单元划分网格,通过应变控制加载,得到模拟的双层箍筋约束混凝土圆形柱核心混凝土的应力-应变曲线、应力云图,分析了内外层箍筋对核心混凝土的约束效应。结果表明:模拟结果和试验结果的吻合性较好。

箍筋约束作用下再生混凝土-钢筋黏结理论研究

首先研究了劈裂和拔出两种破坏模式的再生混凝土的黏结强度理论,推导了箍筋约束作用下的黏结强度计算式。其次,根据钢筋与再生混凝土界面处径向变形与滑移之间的关系建立了劈裂和拔出两种破坏模式的黏结滑移曲线方程。最后将黏结强度及黏结滑移曲线方程理论模型与试验数据进行了对比,发现理论值与试验值吻合良好。

螺旋箍筋PVC管联合约束混凝土轴压短柱试验研究

为了研究螺旋箍筋PVC管联合约束混凝土短柱的受力性能,设计了20个试件进行轴压试验,包含12个螺旋箍筋PVC管联合约束短柱试件、7个单纯PVC管约束短柱试件和1个普通钢筋混凝土短柱对比试件。试验考虑了约束核心区面积比、螺旋箍筋直径和间距、纵向钢筋直径以及方形箍筋间距等变化参数。通过试验观察了试件的受力过程与形态,获取其轴向荷载-位移曲线、极限承载力、延性系数、耗能因子等数据,并分析了核心区面积比、螺旋箍筋直径及间距、纵向钢筋直径、方形箍筋间距等参数对试件轴压性能的影响规律。研究结果表明:单纯PVC管约束混凝土短柱及螺旋箍筋PVC管联合约束混凝土短柱的破坏过程和形态与普通钢筋混凝土短柱相似。与普通钢筋混凝土短柱相比,单纯PVC管约束的混凝土短柱的极限承载力更低,但延性及耗能能力有所增加。对于螺旋箍筋PVC管联合约束混凝土短柱而言,加密螺旋箍筋间距可以显著提高其极限承载力,但会削弱试件的延性及耗能能力;增大螺旋箍筋直径,能够略微提高试件延性及耗能能力,对极限承载力影响不大;增大螺旋箍筋PVC管核心区面积比,可以增大试件的极限承载力,但会降低其延性及耗能能力;与普通钢筋混凝土相似,增大纵向钢筋直径或加密方形箍筋间距,均能提高试件的承载能力、延性及耗能能力。

箍筋锈蚀对RC框架柱耗能能力影响研究

在钢筋混凝土构件中,箍筋不仅起着钢筋骨架的作用,而且约束构件的横向变形,改善其抗震性能。箍筋锈蚀后,其截面减小和力学性能变化会导致混凝土构件的破坏形式从延性向脆性转变。从约束指标和核心区混凝土抗压强度两方面改进约束混凝土的本构关系,合理反映箍筋锈蚀对核心区混凝土的影响。并借助OpenSees软件按此本构关系添加新材料对RC框架柱进行数值模拟,研究箍筋锈蚀对构件耗能能力的影响。最后与纵筋锈蚀引起的粘结退化对构件损伤的影响进行对比,发现箍筋锈蚀对构件的变形和损伤影响不可忽略。

约束混凝土方形截面柱轴压承载力计算方法

GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中规定,考虑箍筋约束作用时,箍筋间距不应大于80 mm和核心截面直径的1/5;ACI 318-14《美国房屋建筑混凝土结构规范》中规定,考虑箍筋约束作用时,箍筋净间距不宜超过75 mm,且不宜小于25 mm。上述规范条款,一方面对大截面尺寸柱会造成箍筋过密而难以施工,另一方面缺乏对箍筋间距较大时约束作用的合理考虑方法。依据所收集的足尺约束混凝土柱试验,对约束混凝土柱轴压承载力进行分析,研究结果表明:按照Model Code 2010引入截面形状与纵向钢筋布置的影响系数、截面形状与箍筋间距的影响系数,考虑箍筋间距和矩形截面中箍筋约束的纵向钢筋间距的影响,约束混凝土柱承载力计算值和试验值吻合程度较好。可放宽GB 50010—2010和ACI 318-14对约束混凝土柱中箍筋最大间距的规定。

考虑矩形箍筋约束作用的足尺混凝土方柱的轴压承载力计算

为了进一步完善箍筋约束作用下混凝土柱方柱的轴压承载力计算方法，完成了5个箍筋约束足尺混凝土柱试件的轴心受压试验，测得了试件的极限承载力，提出了考虑箍筋约束作用的足尺混凝土柱的轴压承载力计算公式。试验结果表明：各试件的极限承载力均大于规范公式计算值，且配箍率是影响试件极限承载力的重要因素，配箍率大，试件的极限承载力大，其中试件B-100（12）的极限承载力为规范公式计算值的1．56倍，充分说明计算足尺混凝土方柱的承载力时，应考虑箍筋约束作用的影响。

复合约束方钢管混凝土短柱轴压性能有限元分析

为延缓轴压作用下方钢管的局部屈曲,提高方钢管对核心混凝土的约束能力,提出了一种内置方形箍筋的复合约束方钢管混凝土柱。采用有限元软件ABAQUS对该柱进行模拟,研究其在轴向压力作用下的破坏模式、承载能力、延性、箍筋应力分布和复合约束特性,并分析了混凝土强度、方钢管壁厚对其轴压力学性能的影响。研究结果表明:提高混凝土强度、增加方钢管厚度和增设方形钢筋笼均能显著提高短柱的承载能力;方形箍筋在弹性阶段约束作用较小,其主要在弹塑性阶段和流塑性阶段发挥约束作用,设置方形箍筋可以有效提高短柱承载能力和延性,且其对延性的提高更为显著;方钢管对混凝土的约束作用整体表现为"角部大"的特点,方形箍筋可以有效增强对方钢管边长中部区域混凝土的约束作用,进而使混凝土在各方向受到的约束作用趋于均匀。