基于UHPC套箍约束的混凝土桥墩加固技术综述

传统钢筋混凝土桥墩因在海洋、西部恶劣环境下,容易引起钢筋混凝土桥墩保护层剥落、开裂等病害,导致钢筋混凝土桥墩耐久性降低。超高性能混凝土(UHPC)具有耐久性好、强度高、韧性好等特点,依托UHPC优良的受力性能,提出了基于UHPC套箍约束的钢筋混凝土桥墩加固技术,具体介绍了UHPC加固钢筋混凝土桥墩的施工技术和工程应用实例。梳理了UHPC加固钢筋混凝土桥墩的施工工艺,分析了UHPC加固钢筋混凝土桥墩施工技术的难点,总结出了UHPC加固钢筋混凝土桥墩质量检测方法,对今后同类钢筋混凝土桥墩加固提供借鉴与参考。

高强钢筋约束超高性能混凝土柱轴心受压本构模型研究

约束超高性能混凝土(ultra high performance concrete,UHPC)轴压本构模型是进行UHPC柱结构设计和非线性分析的基础。该文对9根箍筋约束UHPC柱的应力-应变关系进行了研究,结果表明:UHPC宜采用高强箍筋约束且适配性良好,与普通箍筋相比高强箍筋可较好的提高约束UHPC强度及变形能力;高体积率、小间距、形式复杂的高强箍筋的约束效果良好;高强箍筋在约束UHPC峰值应力时不一定屈服,取屈服强度计算峰值时高强箍筋的约束应力,会高估其对峰值应力的提高程度。基于Ottosen破坏准则推导了约束UHPC峰值应力计算式,给出了峰值应变、峰值应力时高强箍筋应力取值计算式;建立了约束UHPC轴压本构模型,并与几种典型的约束本构进行了对比,表明所建立的本构与试验曲线吻合度较高。

高强箍筋约束超高性能混凝土柱轴压性能

通过5根高强箍筋约束超高性能混凝土(Ultra high performance concrete,UHPC)柱及4根普通箍筋约束UHPC柱的轴心受压试验,对其承载力、破坏形态、钢筋应变及应力-应变曲线进行了研究,并结合延性、韧性指数分析了体积配箍率、箍筋强度、箍筋间距及形式对约束UHPC轴压性能的影响。结果表明:所有约束柱均表现为延性破坏,高强箍筋可减轻约束UHPC的破坏程度;高体积率、小间距、形式复杂的高强箍筋约束UHPC,约束效率高,承载力及变形能力提高显著,轴压性能较理想;体积配箍率对轴压性能的影响程度大于箍筋强度;影响体积配箍率变化的因素中,箍筋间距对改善约束性能的贡献最大,依次是箍筋形式和直径;高强箍筋可有效约束UHPC,在提高约束UHPC强度、变形性能及残余承载力方面明显优于普通箍筋;纵筋微曲会加速保护层剥离,密配高强箍筋能有效延迟纵筋屈曲,显著提高约束性能;纵筋微曲会削弱高强箍筋对核心UHPC的约束效果,建议采用高强纵筋与高强箍筋组合。在试验的基础上给出了能较准确预测箍筋约束UHPC柱承载力的计算式。

箍筋约束超高性能混凝土短柱轴压承载力试验研究

通过对10组配置菱形、十字形复合箍筋的超高性能混凝土(UHPC)短柱和1组未配置钢筋的UHPC短柱进行轴压承载力试验,研究了其破坏过程和破坏形态,分析了箍筋间距、纤维掺量和箍筋形式对其轴向应变-轴向荷载曲线和应力-应变曲线的影响。结果表明,箍筋形式的闭合环数和纤维掺量对UHPC短柱的变形能力有一定程度的改善作用。箍筋间距和纤维掺量对试件轴压承载力及相应轴向峰值应变有显著的影响,箍筋间距对轴向峰值应变的影响更大。相同箍筋间距的菱形复合箍筋(DC)较十字形复合箍筋(CC)试件的峰值荷载有所提高。随着箍筋间距的减小,各试件归一化应力-应变曲线上升段斜率增大,但其下降段却表现出更大差异。纤维掺量和箍筋类形对UHPC试件的应力-应变归一化曲线影响较小。考虑箍筋约束效应及纤维约束效应,建立了复合箍筋约束UHPC短柱轴心受压承载力计算公式;计算结果与试验结果比较,吻合较好。

新型FRP-UHPC组合筋的横向剪切性能

纤维增强树脂复合材料(FRP)-超高性能混凝土(UHPC)组合筋是一种新型无钢组合筋(简称“组合筋”),由外FRP管、中心FRP筋及两者之间填充的UHPC组成。该组合筋解决了FRP筋受压易屈曲问题,同时因其不含钢材等易腐蚀成分而具有良好的耐久性。因其亦具有较好剪切性能,本文对组合筋的横向剪切性能进行了试验研究,关键变量为外FRP管纤维缠绕角,对照试件为FRP管约束UHPC试件和FRP裸筋。研究结果表明,在横向剪切荷载作用下,组合筋的两个峰值荷载均比对照试件的峰值荷载大58%以上,变形能力比FRP管约束UHPC对照试件的变形能力大220%以上,因此组合筋各组分之间良好的协同工作使其具有良好的抗剪性能。最后,提出了一种组合筋剪切强度的计算方法,并用试验结果验证了该方法的准确性。