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.

约束作用下箍筋锈蚀对再生混凝土抗压强度的影响研究

通过加速锈蚀箍筋约束再生混凝土试件的单轴受压试验,研究了配箍形式、箍筋锈蚀率等因素对抗压强度和破坏形态的影响。并结合再生混凝土的极限强度面和破坏准则,建立了锈蚀箍筋约束再生混凝土的抗压强度模型,验证了模型的有效性。结果表明:随着箍筋锈蚀率的增加,试件的抗压强度减小;当配箍形式相同时,箍筋间距越大,箍筋锈蚀率对抗压强度的影响越显著;当箍筋间距相同时,箍筋锈蚀率对配置方形箍试件的抗压强度影响程度比配置棱形箍试件的影响大;在锈蚀箍筋试件的轴压破坏位置处,箍筋是否发生断裂与配箍形式和箍筋锈蚀率有关;所建立的锈蚀箍筋约束再生混凝土的抗压强度模型考虑了配箍形式、箍筋间距、箍筋锈蚀率等重要因素的影响,适用于各种截面,经试验验证,具有良好的计算精度和适用性。

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。

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。

高强箍筋约束混凝土实用本构关系模型

在轴心受压试验数据的基础上,分析了约束混凝土体积配箍率、箍筋屈服强度和素混凝土抗压强度对箍筋约束混凝土受压性能的影响,探讨了直接应用配箍特征值建立箍筋约束混凝土本构关系存在的问题,建立了箍筋约束混凝土峰值应力、峰值应变和极限应变的计算公式.归纳分析了以往典型箍筋约束混凝土本构关系模型的合理性和缺陷,提出了简化的箍筋约束混凝土本构关系模型,并和高强箍筋约束混凝土试验应力-应变曲线进行对比.对比结果表明,所建立的本构关系模型能较好拟合高强箍筋约束混凝土试验应力-应变曲线.

箍筋约束高强混凝土应力-应变本构关系模型

针对箍筋约束高强混凝土,优选6种典型模型对172根方形截面短柱在轴压作用下的峰值强度和延性进行预测.误差分析结果表明:Nagashima模型与Legeron模型的计算精度相对较高.最后,基于大量试验数据对Nagashima模型及Hong模型进行修正,修正模型精度较高且便于应用.

锈蚀箍筋约束混凝土的单轴受压试验与本构关系模型

为了研究揭示锈蚀箍筋约束混凝土的单轴受压特性,基于36组锈蚀箍筋约束混凝土试件的单轴受压试验,获得了不同锈蚀程度箍筋约束混凝土的应力—应变曲线试验数据,分析了箍筋质量锈损率对约束混凝土的峰值应力、峰值点应变、极限应变以及破坏形态的影响规律,并分别建立相应的计算模型,进而研究提出了锈蚀箍筋约束混凝土的单轴受压本构关系模型。结果表明:随着箍筋质量锈损率的增加,约束混凝土的峰值应力、峰值点应变和极限应变逐渐降低;箍筋体积配箍率越小,箍筋质量锈损率对峰值应力和极限应变的影响越显著;当箍筋质量锈损率分别超过15%、10%和30%左右时,大部分方形箍、棱形箍和螺旋箍在试件轴压破坏位置处发生断裂;锈蚀箍筋约束混凝土单轴受压本构关系模型的计算值与试验数据吻合较好,说明该模型能够合理描述箍筋锈蚀程度对约束混凝土单轴受压应力—应变曲线的影响规律。

锈蚀箍筋约束混凝土应力-应变本构关系模型

为探讨箍筋锈蚀对混凝土约束性能的影响,通过外加直流电对钢筋混凝土棱柱体中的箍筋进行加速锈蚀,得到了不同箍筋锈蚀率试件,并对试件进行了轴心受压试验.结果表明:随着箍筋锈蚀率的增加,约束混凝土试件的承载力、刚度和延性均有不同程度的降低.基于现有研究成果,建立了轴心受压下锈蚀箍筋约束混凝土应力-应变本构关系模型,通过与实测的锈蚀箍筋约束混凝土应力-应变全曲线对比,证实该模型拟合曲线与实测曲线吻合较好.

新型多螺旋复合箍筋约束混凝土方柱的轴压性能试验研究

为更有效探讨新型多螺旋复合箍筋约束混凝土方柱的轴压性能,对8根配置多螺旋复合箍筋的混凝土方柱进行了单向轴心受压试验,观察混凝土方柱的破坏过程和破坏形态,探讨了新型多螺旋复合箍筋约束混凝土柱的应力-应变关系曲线,对比分析了箍筋间距、箍筋强度和箍筋形式等因素对混凝土柱强度和延性的影响。结果表明:新型多螺旋复合箍筋可以有效提高钢筋混凝土方柱的强度和延性性能,当箍筋配置合理时,四螺旋复合箍筋柱的峰值强度可提高2倍,五螺旋复合箍筋柱的延性比可达1.98;该类型柱的约束效果要好于传统井字形复合箍筋柱,且五螺旋复合箍筋的约束效果强于四螺旋复合箍筋柱;该类型试件的强度和延性性能会随着箍筋间距的减小而提高,随着箍筋强度的提高而提高,且小间距高强度箍筋约束混凝土试件的应力-应变关系曲线下降段更平缓,变形性能更好;矩形外箍的应力增长要高于螺旋内箍,当试件达到峰值荷载时,普通强度箍筋均屈服,而高强箍筋大部分未屈服,可为试件达到极限破坏状态之前具有良好的延性性能提供一定的安全储备。

螺旋箍筋约束含砖骨料再生混凝土本构关系模型

通过28个螺旋箍筋约束含砖骨料再生混凝土圆柱轴压试验,研究了约束再生混凝土的本构关系模型。结果表明,螺旋箍筋约束含砖骨料再生混凝土相比于素再生混凝土可以有效提高试件的强度和延性;混凝土强度和螺旋箍筋间距影响约束含砖骨料再生混凝土的承载力和延性。随着混凝土强度的提高,试件承载力增大,但延性变差,螺旋箍筋间距越小,试件承载力越高,延性越好;对试验数据进行回归分析,分别得到了螺旋箍筋约束含砖骨料再生混凝土的峰值应力、峰值应变和极限应变的计算式,并提出了螺旋箍筋约束含砖骨料再生混凝土的本构关系模型,与试验曲线进行对比,结果表明吻合较好。

考虑箍筋锈蚀影响的约束混凝土抗压强度模型

基于加速锈蚀箍筋约束混凝土试件的单轴受压试验,获取了36组不同锈蚀程度条件下箍筋约束混凝土的抗压强度试验数据,分析了配箍形式和箍筋质量锈蚀率等因素对抗压强度和破坏形态的影响规律,结合混凝土材料的极限强度面和破坏准则,建立了锈蚀箍筋约束混凝土的抗压强度模型,并验证了模型的有效性。分析表明:随着箍筋质量锈蚀率的增大,约束混凝土的抗压强度逐渐减小;当配箍形式相同时,箍筋间距越大,箍筋质量锈蚀率对抗压强度的影响越显著;当箍筋间距相同时,箍筋质量锈蚀率对配置方形箍试件的抗压强度影响程度大于配置棱形箍试件;当箍筋质量锈蚀率分别约为16.7%、10.0%和30.0%时,大部分方形箍、棱形箍和螺旋箍在试件轴压破坏位置处发生断裂。

箍筋约束条件下锈蚀变形钢筋与混凝土黏结性能的研究

为研究箍筋约束情况下混凝土强度、钢筋锈蚀率等因素对变形钢筋与混凝土黏结性能的影响,设计制作了96个中心拉拔试件,采用弱电流加速锈蚀方法模拟钢筋锈蚀过程,达到预定锈蚀率后就算完成了钢筋与混凝土的黏结-滑移试验。试验结果表明:横向箍筋改变了试件的破坏形态,由于箍筋的约束作用,绝大部分试件发生了钢筋拔出破坏,但黏结力下降缓慢,具有较好的黏结延性;未锈蚀变形钢筋与混凝土的黏结强度随混凝土的劈裂抗拉强度的变化呈线性变化规律,二者具有较好的相关性;随着钢筋锈蚀率的增加,混凝土的黏结强度呈先增后降的变化规律。通过回归分析知,当钢筋锈蚀率超过28%时,混凝土的黏结强度开始低于钢筋未锈蚀混凝土的黏结强度。

高强箍筋约束高强混凝土本构模型研究

通过31根高强箍筋约束高强混凝土棱柱体试件的轴心受压试验,对约束高强混凝土的应力-应变本构关系进行了研究。结果表明,采用高强箍筋约束是防止高强混凝土应力-应变曲线陡然下降的有效措施;箍筋间距较小、强度较高、形式较复杂的约束混凝土试件,具有较高的箍筋侧向约束力,其应力-应变曲线的下降段较为平缓,显示出良好的延性性能;对于高强箍筋约束高强混凝土试件,当其达到峰值强度时,高强箍筋不一定屈服,即取箍筋屈服强度计算有可能高估约束混凝土峰值强度的提高程度。在试验的基础上,提出一种计算约束混凝土达到峰值强度时相应高强箍筋应力大小的迭代方法;通过对试验结果的回归分析,得到高强箍筋约束高强混凝土峰值强度、峰值应变及极限应变的计算公式;提出一种适合于高强箍筋约束高强混凝土轴心受压的应力-应变关系本构模型,并结合试验结果与国内外几种典型本构模型进行对比,结果表明该模型与试验曲线吻合较好。

四螺箍约束钢筋混凝土方形柱抗震性能研究

将螺旋箍筋应用于钢筋混凝土方柱,通过合理的横向箍筋配置形式,不仅便利施工,还可有效地减小构件侧向约束不均匀的“拱效应”,提高其承载能力和变形能力,增强其抗震性能。基于此,对新型四螺箍约束钢筋混凝土方柱的抗震性能进行了试验研究与有限元分析。试验结果表明:水平低周反复荷载作用下,四螺箍约束钢筋混凝土方柱主要表现为弯曲破坏,其特征为在构件底部1/3高度以下形成弯曲网状裂缝;与传统单螺旋箍筋约束钢筋混凝土方柱构件相比,体积配箍率较小的四螺箍约束钢筋混凝土方柱仍能表现出更高的承载力、延性和耗能能力;纵筋率对四螺箍约束构件的抗震性能指标影响较大。有限元分析结果表明,随着四螺箍约束构件径宽比的增大,其承载力提高,但变形能力降低,刚度退化现象更为严重。

考虑尺寸影响的箍筋约束混凝土轴压本构模型

已有箍筋约束混凝土轴压本构关系模型大多未考虑尺寸效应的影响,或通过采用强度折减系数法来粗糙反映尺寸的影响。为研究大尺寸箍筋约束混凝土柱轴心受压性能及尺寸效应规律,根据已有箍筋约束混凝土圆柱和方柱轴压破坏试验结果,分析了体积配箍率、箍筋形式(方箍及圆箍)及试件尺寸对箍筋约束混凝土应力-应变曲线的影响。考虑体积配箍率及箍筋形式的影响,建立了箍筋约束混凝土峰值应变尺寸效应公式,并结合前期箍筋约束混凝土名义轴压强度(峰值应力)尺寸效应公式,提出了可考虑尺寸影响的箍筋约束混凝土轴向压缩全应力-应变关系模型。与试验及模拟结果进行对比发现,建立的可考虑强度和峰值应变尺寸效应的本构关系与已有试验结果吻合较好,模型计算曲线与试验曲线接近。

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.

近海环境下锈蚀箍筋约束混凝土本构模型

采用人工气候环境模拟技术模拟近海环境,对36组约束混凝土棱柱体试件进行加速腐蚀,开展轴压试验,研究箍筋锈蚀对约束混凝土峰值应力、峰值应变和应力-应变曲线形状的影响.通过对试验结果的回归分析,得到考虑箍筋锈蚀率影响的混凝土峰值应力和应变修正系数拟合公式,以形状系数作为应力-应变曲线形状参数,基于Mander模型确定考虑箍筋锈蚀率影响的形状系数的计算公式,建立近海环境下的锈蚀箍筋约束混凝土本构模型.与试验结果对比发现:采用该模型计算得到的各试件峰值应力、峰值应变及应力-应变曲线形状均与试验结果符合较好,表明建立的本构模型能够较准确地反映锈蚀箍筋约束混凝土力学性能,可以用于该环境下的锈蚀RC结构剩余承载力及抗震性能评估.

方箍约束钢筋混凝土压弯构件延性与其滞回模型

本文通过34根矩形箍筋约束的钢筋混凝土压弯构件的试验研究,分析了在不同的箍筋间距,不同的轴压情况下,约束效应对构件强度、变形、延性和恢复力特性的影响,提出了约束钢筋混凝土压弯构件的非线性分析的计算模型,34条实测曲线,实测延性比与计算结果吻合较好。

锈蚀钢筋与TRC约束混凝土黏结滑移本构关系

采用试验和理论分析相结合的方法,基于电化学锈蚀中心拉拔试验,研究在有无纤维编织网增强混凝土(TRC)约束下,对不同电化学锈蚀率变形钢筋与混凝土界面黏结性能的影响,并且对试件破坏形态以及黏结滑移曲线等进行了分析研究.研究结果表明:在无TRC约束的情况下,锈蚀钢筋与混凝土极限黏结应力随锈蚀率增加而降低,尤其是混凝土产生锈胀裂缝后极限黏结应力下降明显;TRC约束对锈蚀钢筋与混凝土的黏结性能尤其是锈蚀程度较大的试件有很好的改善作用;对于产生锈胀裂缝的试件,TRC约束具有良好的限制试件开裂以及提高极限黏结应力的作用,同时TRC约束对维持锈蚀钢筋与混凝土的黏结刚度也有明显效果;最后建立了TRC约束混凝土与锈蚀钢筋上升段的黏结滑移本构关系.

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。