考虑箍筋效应的PP-ECC梁抗剪试验研究

为了研究钢筋加强工程水泥基复合材料(ECC)梁中的箍筋抗剪加强效应,针对发生剪切破坏的普通钢筋混凝土(RC)构件,考虑箍筋率的影响,分别进行RC与ECC梁的四点加载试验研究。首先开展ECC材料试验,采用直接拉伸的加载方式,对聚丙烯纤维工程水泥基复合材料(PP-ECC)的拉伸力学性能进行试验研究。在材料试验结果的基础上,通过考虑箍筋效应,分别设计5根不同箍筋率的钢筋增强PP-ECC梁和2根普通钢筋混凝土梁试件,对7根梁进行四点加载试验,并在加载过程中对5根PP-ECC梁的斜裂缝进行观测,分析箍筋率对ECC梁斜裂缝开展行为的影响。通过修正桁架模型,分析箍筋率对ECC梁抗剪承载力的影响。试验结果表明:PP-ECC具有拟应变硬化和微裂缝的多缝开裂特征,其屈服拉伸强度和拉伸极限强度分别不小于2,3MPa,极限拉应变大于2.5%;PP-ECC梁有较好的剪切延性,随着箍筋率的增长,PP-ECC梁的抗剪承载力也逐渐加大;在相同箍筋率下PP-ECC梁的抗剪承载力大于RC梁,而无箍筋PP-ECC梁的抗剪承载力2倍于无箍筋RC梁;由于箍筋限制了R/ECC梁斜裂缝的开展,加剧了斜裂缝的剪切滑移,从而削弱了斜裂缝间的纤维桥接作用,导致PP-ECC承担的剪力随着箍筋率的增大而减小;现有规范未考虑斜裂缝的剪切滑移对PP-ECC抗剪承载力的削弱作用,使得计算剪切承载力过大而导致偏危险。

考虑箍筋约束效应的RC柱性能评价方法研究

箍筋可以显著提高被约束混凝土的强度和延性,然而目前已有的基于构件变形或基于材料性能的构件性能评价方法均未对箍筋约束效应的影响进行针对性的研究。本文采用基于材料非线性本构的纤维模型,提出了可准确反映箍筋约束效应的基于强度退化系数的混凝土性能评价方法,结合钢筋基于应变的性能评价方法,给出了可考虑箍筋约束效应的钢筋混凝土(RC)柱性能评价方法。通过对不同配箍率、轴压比的RC柱推覆分析,研究了配箍率对RC柱承载力和延性的影响,对比了基于材料性能与基于截面弯矩-曲率关系的RC柱性能评价结果的差异,验证了本文RC柱性能评价方法的合理性,研究成果可为不同配箍率的RC柱抗震性能评价提供参考。

基于损伤塑性模型的箍筋约束混凝土有限元建模探讨

ABAUQS软件内嵌的损伤塑性模型已较多地被应用于混凝土结构有限元分析,但采用其对箍筋约束混凝土进行模拟的研究很少。研究了混凝土单轴受压应力-应变关系对损伤塑性模型模拟箍筋约束混凝土力学性能的影响。通过在损伤塑性模型中引入三种不同的混凝土单轴受压应力-应变关系曲线定义其受压行为,建立箍筋约束混凝土柱的三维非线性有限元模型。有限元分析结果与试验结果对比分析表明,在损伤塑性模型中采用合适的单轴受压应力-应变关系对模拟结果的准确度非常重要,并且应用本文建议的单轴受压应力-应变关系曲线对约束混凝土进行模拟具有较好效果。

冻融和疲劳作用下约束混凝土抗压性能试验

为研究疲劳荷载与冻融循环作用下箍筋约束混凝土的单轴抗压性能,对历经不同冻融循环次数与疲劳加载次数下的约束混凝土试件进行单轴受压破坏试验,得到了其应力-应变全曲线,分析了其抗压强度、峰值应变与弹性模量的变化规律,并与经受冻融循环作用与疲劳荷载作用的素混凝土的无量纲化应力-应变全曲线作对比,探讨了箍筋对混凝土的约束效应。结果表明:约束混凝土的抗压强度与弹性模量随疲劳加载次数与冻融循环次数的增加而不断降低;峰值应变则在冻融0~100次期间增大较快,冻融100~200次期间变缓,冻融200~300次期间再次加快;冻融循环作用和疲劳荷载作用一定程度上削弱了箍筋的效果,但经受冻融循环作用与疲劳荷载作用后的约束混凝土,箍筋的约束效果仍较为明显。