箍筋约束混凝土圆柱轴压破坏尺寸效应行为

开展了12组不同尺寸几何相似的箍筋约束混凝土圆柱轴心受压破坏试验,试验的工况参数为:配箍率为1.26%和2.89%;圆柱尺寸(直径)相似比为1∶1.5∶2.25,圆柱最大直径为576 mm;圆柱长细比为3。根据试验结果探讨了箍筋约束作用混凝土圆柱破坏模式及轴压强度尺寸效应的影响规律。基于Ba?ant尺寸效应律思想,提出了能反映尺寸影响的箍筋约束混凝土圆柱轴压承载力计算理论,与试验结果的良好吻合证明了修正承载力计算理论的合理性。最后,建立了钢筋混凝土柱破坏行为及尺寸效应模拟的3D细观尺度数值分析方法,在模拟结果与试验结果吻合良好的基础上,扩展模拟了更大尺寸圆柱的破坏行为。

非均匀受压下的箍筋约束混凝土本构模型

以Mander提出的箍筋约束混凝土模型为基础,考虑构件非均匀受压下截面应变梯度对箍筋约束效应的影响,引入偏心率系数反映非均匀受压下偏心率对箍筋有效约束力的影响,建立了一类新的箍筋约束混凝土模型.将这一模型与柔度法纤维梁柱单元相结合,实现了在计算过程中动态更新构件不同位置、不同受力状态下的截面偏心率以及相应的约束混凝土应力-应变关系.对钢筋混凝土柱的分析结果表明建立的模型物理意义明确、计算精度较高.

与构件尺寸相关的方形箍筋约束混凝土轴压强度解析模型

为深入研究素混凝土及约束混凝土轴心抗压强度的尺寸效应问题,基于内部屈曲理论构建了素混凝土棱柱体轴压破坏的三维失效模型。在此基础上,利用侧向压应力能提高平面内受压简支薄板临界失稳应力的原理,诠释了箍筋约束对混凝土峰值强度的提高作用,并推导出方形箍筋约束混凝土棱柱体峰值强度的解析解,该解析解考虑了箍筋对混凝土约束不均匀的特性。之后结合试验数据,对所得解析解中的未知参数进行了数值逼近求解。最后,将模型预测值与试验值进行比较,发现解析模型能在一定程度上反映箍筋约束混凝土抗压强度随构件尺寸增大而减小的现象,但却高估了试件尺寸对峰值强度的调节能力。

锈蚀箍筋约束混凝土本构模型修正研究

为进一步研究锈蚀箍筋约束混凝土的本构模型,本研究对26组加速腐蚀钢筋混凝土棱柱体试件进行轴压试验,得到了各组试件的应力-应变曲线,分析箍筋锈蚀率、配箍特征值、纵筋是否锈蚀等因素对锈蚀箍筋约束混凝土应力-应变曲线的影响规律。同时,基于笔者课题组早期建立的锈蚀箍筋约束混凝土本构模型,引入修正系数,对曲线形状控制参数和峰值点参数的表达式进行修正和回归分析,并最终建立了锈蚀箍筋约束混凝土的修正本构模型。结果表明:经已有试验数据验证,该修正模型更加准确、合理,且考虑了箍筋与纵筋的同时锈蚀,可更广泛地应用于锈蚀钢筋混凝土构件剩余承载力的研究。

动载作用下箍筋约束混凝土柱非线性行为研究

以箍筋约束混凝土动力本构为研究基础,结合箍筋约束混凝土单轴动力受压试验得到的试验结论,建立了同时考虑箍筋约束效应和率相关效应的细观随机断裂模型,定量表述了约束混凝土柱的动力非线性行为,即损伤演化和塑性演化,模型结果与试验结果吻合度很高。

网格箍筋约束混凝土柱轴压受力性能试验研究

为研究使用网格箍筋强度不同、素混凝土轴心抗压强度不同的约束混凝土的轴压受力性能,完成了39个网格箍筋约束混凝土方柱的轴心受压试验。混凝土设计强度等级为C20、C30、C40、C50,箍筋分别选用HRB335、HRB400、HRB500、HRB600钢筋,体积配箍率范围为1.0%~2.2%。试验结果表明:约束混凝土压应力达到峰值时,受压试件的约束箍筋屈服;随着配箍特征值增大,网格箍筋约束混凝土峰值压应力和峰值压应变提高幅度增大,受压应力-应变曲线下降段变缓。根据试验结果,通过回归分析获得了网格箍筋约束混凝土峰值压应力、峰值压应变的计算公式;建立了相应的轴心受压应力-应变模型,与几种具有代表性的箍筋约束混凝土应力-应变模型的对比表明,建立的模型与试验结果吻合较好;提出了约束混凝土极限压应变计算方法。

基于遗传神经网络的双箍筋约束混凝土柱极限承载力预测

通过选择双箍筋约束混凝土柱中7种影响及其极限承载力的参数,以40组数据作为遗传神经网络的训练样本,建立遗传神经网络模型。以10组数据作为测试样本,得到了预测结果,并与实际数据进行比较,相对误差均小于10.54%。结果表明,采用该方法可以较好地预测双箍筋约束混凝土柱极限承载能力,对控制工程的成本有着重要的理论和实际意义。

高强复合螺旋箍筋约束混凝土柱的偏压试验研究

本文在ANSYS有限元分析和高强复合箍筋约束混凝土柱试验的基础上对其延性进行分析,得出了平均约束应力(箍筋间距变化来实现)变化对砼柱的极限承载力、应力-应变关系以及延性等方面的影响,以更好理解新修订混凝土结构设计规范的具体规定。

普通箍筋约束混凝土柱的中心受压性能

为进一步研究钢筋混凝土构件、结构的抗震性能 ,完成了 2 4根约束混凝土柱的中心受压试验。柱的混凝土立方体强度为 5 0 MPa左右 ,采用方箍、拉筋复合箍和井字复合箍 ,大部分试件的配箍特征值 λv 为 0 .0 7～ 0 .2 4。研究了 λv在新颁布的《建筑抗震设计规范》GB5 0 0 11-2 0 0 1规定范围内的约束混凝土的强度和变形 ,提出了可用于混凝土结构、构件非线性分析的约束混凝土的应力

箍筋约束混凝土轴心受压性能尺寸效应研究

采用高宽比为3∶1的棱柱体试件,进行了不同截面尺寸箍筋约束混凝土试件的轴心受压试验。试件分为4组,每组3个相同试件,各组试件截面边长分别为108 mm、200 mm、250 mm、370 mm。为保证各组试件具有相同的混凝土约束效率,采用相同的箍筋形式,箍筋直径和间距等参数也与截面尺寸保持相同比例,以研究试件截面尺寸对箍筋约束混凝土试件的轴心抗压强度、峰值应变、延性的影响。结果表明:各组试件的裂缝开展和破坏形态基本一致,荷载-轴向应变曲线的下降段随试件截面尺寸的增大而变陡;各组试件约束混凝土的轴心抗压强度基本相同,尺寸效应不明显;峰值应变随试件截面尺寸的增大而明显降低,截面尺寸为370 mm试件的峰值应变为108 mm试件的49%,表现出明显的尺寸效应。

锈蚀箍筋约束混凝土本构模型研究

为研究锈蚀箍筋约束混凝土的本构模型,对箍筋锈蚀率、箍筋直径、箍筋间距、混凝土保护层等不同的混凝土棱柱体轴压试验数据进行了分析,得到各试件的混凝土应力-应变曲线;根据应力-应变曲线的形状和走势,并通过与现有约束混凝土本构模型的对比分析,提出了锈蚀箍筋约束混凝土本构模型的表达式;运用MATLAB软件对锈蚀箍筋约束混凝土的应力、应变数据进行非线性拟合,得到锈蚀箍筋约束混凝土本构模型的形状控制参数;最后对锈蚀箍筋约束混凝土应力-应变曲线形状控制参数、峰值点参数进行了回归分析,建立了锈蚀箍筋约束混凝土本构模型及其峰值点参数的计算模型。

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。

高轴压比下密置焊接环式高强复合箍筋约束高强混凝土柱恢复力模型研究

通过对不同轴压比、体积配箍率和箍筋形式的9个焊接环式高强复合箍筋约束高强混凝土柱的1/2模型试件和1个对比试件的抗震性能试验研究,分析了轴压比、配箍率、箍筋形式等因素对试件滞回曲线、骨架曲线、刚度、强度及延性等的影响,并建立了试件的弹塑性恢复力模型。试验结果表明:随着高轴压比的提高,其耗能性能降低,骨架曲线的下降段较陡;随着配箍率的减小,其耗能性能降低,骨架曲线下降段的斜率变大;对照对比试件,焊接环式复合高强箍筋比普通复合高强箍筋的约束效果好,且耗能大,延性性能好。建议的骨架曲线恢复力模型与试验骨架曲线吻合较好,可为高轴压比下由焊接环式高强复合箍筋约束高强混凝土柱组成的框架结构的弹塑性反应分析提供参考依据。

酸雨环境下约束混凝土本构关系试验

为研究酸雨环境下箍筋约束混凝土(以下简称约束混凝土)的应力-应变关系,配置不同浓度的酸液,对配箍特征值分别为0.195,0.125的50个150mm×150mm×450mm钢筋混凝土棱柱体试件进行酸液周期浸泡侵蚀及轴压加载试验,研究了侵蚀程度、配箍特征值对混凝土峰值应力及峰值应变等力学性能的影响,得到约束混凝土的应力-应变全曲线.结果表明:酸雨环境下,约束混凝土的受压应力-应变全曲线呈扁平状;在配箍特征值相同的情况下,随着酸液浓度的增加,混凝土峰值应力呈线性降低,而峰值应变相应增大;在酸液浓度相同的情况下,混凝土峰值应力降低程度及峰值应变增大程度均随混凝土强度的增大而减小.

钢筋混凝土结构的抗震设计(三)——柱的延性设计

本讲讨论钢筋混凝土柱的延性设计。如前所述,这里所介绍的抗震设计是着重在延性方面的,亦即首先确定结构的荷载及其作用情况并按其内力大小进行设计,同时要保证其处于延性状态。新西兰规范中强调的是用构造措施来达到所要求的延性。因为要精确地确定出地震荷载是非常困难的,故此从构造措施着手,使结构在强震作用下不致发生脆性破坏。

受约束混凝土的应力应变模型研究综述

箍筋约束混凝土的单轴受压应力应变本构模型是分析钢筋混凝土结构和构件力学行为的关键,详细总结了受约束普通混凝土和高强混凝土单轴应力应变关系发展的关键节点,并对各本构模型的性能特点和适用范围进行了阐述。

箍筋约束纤维增强混凝土轴心受压性能试验研究

通过8个箍筋约束纤维增强混凝土(FRC)棱柱体轴心受压试验,研究了箍筋约束作用对FRC轴压承载力的影响。结果表明:箍筋配箍率较高、箍筋间距较小、形式较合理的约束FRC试件,具有较好的约束效果,其轴心受压应力-应变曲线的下降段也较为平缓,箍筋在配箍率较高、试件达到最大荷载时才会屈服。基于试验数据和理论分析,提出了约束FRC的峰值应力及其对应应变的计算式,给出了箍筋约束FRC的应力-应变本构方程。峰值应力及其对应应变的计算值与试验值,理论曲线与试验曲线均吻合较好。

螺旋箍筋约束高强混凝土柱轴心受压性能试验研究

为探究螺旋箍筋约束高强混凝土柱的轴心受压性能,开展了42根螺旋箍筋约束高强混凝土圆柱的轴压试验,研究了混凝土标准立方体抗压强度(58.0~90.6 MPa)、箍筋屈服强度(480~1219 MPa)、体积配箍率(1.00%~1.60%)与箍筋间距(45~80 mm)对螺旋箍筋约束混凝土柱受压承载力和变形能力的影响。试验结果表明:箍筋约束混凝土在达到峰值压应力时,约束箍筋可能达不到屈服;约束箍筋的强度和体积配箍率相同时,随着高强混凝土强度的增高,约束混凝土达到峰值压应力时箍筋的拉应变减小;混凝土轴心抗压强度、箍筋屈服强度相同时,随着体积配箍率的提高,约束混凝土峰值压应变增大,相应的横向应变也随之增大,箍筋拉应变也增大。基于试验结果,考察了峰值压应力下箍筋拉应变与体积配箍率、混凝土强度、箍筋屈服强度和箍筋间距之间的关系,建立了峰值压应力下约束箍筋拉应变计算公式。拟合得到了约束混凝土峰值压应力f_(cc)、峰值压应变ε_(cc)、下降段曲线的特征参数(峰值压应力后85%峰值应力下的轴向压应变ε_(c85)、50%峰值压应力的轴向压应变ε_(c50))的计算公式。给出了考虑体积配箍率、混凝土轴心抗压强度、箍筋间距和箍筋屈服强度影响的箍筋约束高强混凝土的轴心受压应力-应变关系模型。

焊接环式箍筋约束高强混凝土柱恢复力模型试验研究

对6个1/2比例焊接环式箍筋约束高强混凝土柱进行了低周反复加载试验,研究了轴压比和配箍率对柱变形性能和滞回特征的影响。通过试验结果的回归分析,以位移比、轴压比和配箍率等为主要参数,建立了卸载刚度和反复加载下的承载力退化率的计算式。在试验研究基础上,对滞回曲线特征进行了分析,并根据试验P-Δ滞回曲线的特征,得到了柱恢复力模型。研究结果表明:采用由弹性、强化和承载力退化三阶段所组成的三折线型骨架曲线,可以反映焊接环式箍筋约束高强混凝土柱的恢复力特性,该骨架曲线按试验实测数据统计回归分析法以及截面条带分析法确定,其强化段和承载力退化段均考虑了轴压比和配箍率的影响。在试验研究基础上,建立了焊接环式箍筋约束高强混凝土柱剪力-侧移恢复力模型。分析和试验结果表明:所建立的恢复力模型能较好地反映不同轴压比与配箍率对柱的滞回规律特性的影响,可用于该类柱的抗震性能分析。

L、T形柱轴压比限值研究

对T、L形柱轴压比限值进行了深入的研究,指出T、L形柱轴压比限值与截面尺寸有关;并针对T、L形柱当腹板受压时轴压比限值很低,在实际工程设计中很难实现这一现象,提出了提高轴压比限值的方法,考虑增加腹板端部配筋和箍筋约束混凝土作用的有利影响,对T、L形柱轴压比限值进行了电算分析。得出了以下主要结论:T、L形柱肢长、厚比越大,轴压比限值越低;增加腹板端部配筋对T、L形柱轴压比限值有所改善;考虑箍筋约束混凝土作用对轴压比限值有明显提高。最后给出了考虑肢长、厚比不同的T、L形柱轴压比限值。