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.

考虑箍筋约束的630MPa高强钢筋抗压强度发挥水平研究

在高强钢筋混凝土大偏心受压构件设计计算中纵筋抗压强度发挥水平会影响其抗压强度取值,而现行《混凝土结构设计规范》尚未对此做出明确规定。基于现行规范对630 MPa级高强钢筋混凝土大偏心受压柱的受压纵筋强度发挥水平进行了理论分析;同时设计制作了8个630 MPa级高强钢筋混凝土大偏心受压柱试件,开展单调等偏心距加载试验测得混凝土构件表面应变和高强纵筋应变,研究高强钢筋混凝土大偏心受压构件中受压纵筋实际强度发挥水平;对比分析理论计算结果与试验研究结果的差异及其产生原因,最终提出了采用箍筋约束混凝土本构模型分析高强钢筋混凝土大偏心受压柱受压纵筋强度发挥水平的新思路。研究结果表明:高强受压纵筋在试验中均发生屈服,抗压强度能够充分发挥;构件受压区应变分布仍符合平截面假定,现行规范公式的形式仍满足要求,但混凝土极限压应变的规范取值偏小导致理论计算得到的高强受压纵筋抗压强度发挥水平低;引入箍筋约束混凝土本构模型可较好地反映混凝土大偏心受压构件中高强受压纵筋抗压强度实际发挥水平,基于MANDER模型的高强受压纵筋应变计算值与试验实测值比值的平均值为1.044,标准差为0.148,变异系数为0.142,精度最高、预测结果最优。研究将为高强钢筋纳入现行规范理论分析体系,加快高强钢筋大规模推广应用提供参考和依据。

双腹板工字形预应力钢箱混凝土盖梁抗弯性能分析

合理、准确地模拟双腹板工字型预应力钢箱混凝土梁的非线性行为,对于进行预应力钢箱混凝土梁的力学行为分析及破坏方式研究具有重要的意义。文章基于有限元软件ANSYS的非线性求解模块,分析了双腹板工字型预应力钢箱混凝土梁在受弯时的受力机理,提出了了包含材料破坏准则及混凝土约束本构关系的建模方式,与已有试验相对比验证了该建模方式的可靠性,在此基础上进一步分析了四种不同截面形式梁的抗弯性能。分析结果表明:基于实体单元和有限应变壳单元的包含材料本构关系和破坏准则的非线性建模方式能够准确、细致地描述钢箱混凝土梁受弯时的非线性性能发展、构件应力分布模式及构件的破坏方式;双腹板工字型预应力钢箱混凝土梁相比其他类型梁具有承载能力高,刚度大、延性好的特点,箱内内填混凝土、预应力筋及设置翼缘板均能有效提高结构承载能力,且结构接近破坏时的延性及抗震性能优越。

钢筋混凝土柱的临界轴压比与轴压比限值

从钢筋混凝土基本原理出发,重新推导了对称配筋矩形柱的临界轴压比公式,结果表明:临界轴压比设计值应为0.5左右,取决于截面材料属性,而非0.9;临界轴压比的设计值与标准值之比稍大于1.0,而非荷载分项系数与材料分项系数之乘积1.63。通过PM相关曲线的简单数值算例对推导结果进行了验证,并采用约束混凝土本构模型对规范轴压比限值进行了相关讨论。

箍筋约束混凝土结构及其发展展望

通过外部约束,限制混凝土的横向变形,可以有效地改善核心混凝土自身原有受压特性,大大增强混凝土的抗压强度和变形能力。根据约束材料和约束形式的不同,约束混凝土包括箍筋约束混凝土,钢管约束混凝土,FRP约束混凝土及更多新材料、新工艺约束混凝土等。对箍筋约束混凝土的发展历史、研究现状和发展趋势进行了较全面的综述,分析了各类箍筋约束混凝土的约束机制,介绍了国内外常见的箍筋约束混凝土的本构模型。针对约束混凝土的性能与约束水平有直接关系,提出将箍筋的强度提高,直径变细,间距变密,使得箍筋能对混凝土起到更有效的约束。此外,还介绍了区域约束混凝土和五螺箍约束混凝土的约束机制和受力性能。

基于OpenSees的超高强钢管混凝土承载力数值模拟

通过查阅文献找到了适合超高强约束混凝土的本构模型,采用Open Sees建立了超高强钢管混凝土的纤维单元模型,对不同径厚比超高强钢管混凝土的轴压、滞回性能进行模拟,找到径厚比参数对超高强轴压、滞回性能的影响,并与规范采用的极限平衡法轴压极限承载力公式进行对比,得出了一些结论。

考虑箍筋约束效应的快速轴压加载下钢筋混凝土短柱性能数值分析

为了研究在地震作用下应变率效应对约束钢筋混凝土轴压短柱力学性能的影响,该文建议了同时考虑应变率效应和箍筋约束效应的混凝土塑性模型等效单轴受压本构曲线,建立了分析约束钢筋混凝土轴压短柱在快速加载下动力行为的有限元模型。通过模拟结果与文献中试验研究结果的比较,表明该模型可有效描述约束钢筋混凝土短柱在地震作用下考虑混凝土材料应变率敏感性时的力学性能,建议的等效单轴受压本构曲线是合理的。利用该有限元模型,分析了配置箍筋构形、箍筋间距和纵筋配筋率这三个可影响约束效应的参数对约束钢筋混凝土短柱在考虑率效应时的力学性能的影响。结果表明随应变率的提高,轴压短柱的承载力明显提高,但延性降低,力-轴向变形曲线下降段变陡。箍筋构形、间距以及纵筋配筋率对约束钢筋混凝土轴压短柱的动力力学性能具有重要的影响。

Theoretical study on constitutive relationship of fiber reinforced polymer confined concrete

We proposed a bilinearity constitutive curve model of fiber reinforced polymer(FRP) confined concrete which includes a parabola in the first stage and a straight line in the second stage. The FRP-confined concrete has powerful confinement status and weak confinement status leading to different equations of parabola. We analyzed the impacts of factors such as confinement ratio and restrain stiffness on confined concrete compressive strength,ultimate strain and other control parameters through finite element analysis. The results show that the confinement ratio determines the confinement status,and the increase of the confinement ratio has a limited capacity to increase the compressive strength. The deformation of confined concrete is influenced by restrain stiffness. The stronger the restrain stiffness is,the less the lateral deformation is and the greater ultimate axial strain will be. The consideration of equivalent section coefficient kse is needed in the non-circular section confined concrete. We analyzed the results and proposed boundary values of strong and weak confinement styles,a peak/inflection point stress and strain model,and a compressive strength and ultimate strain model.

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。