CFRP-PVC管内置螺旋筋混凝土柱抗震性能试验研究

聚氯乙烯(PVC耐腐蚀)、碳纤维(CFRP轻质高强)和螺旋筋(强塑性)进行组合可以使材料特性充分互补从而为混凝土提供约束,有效改善钢筋混凝土的力学性能。为研究CFRP-PVC管内置螺旋筋混凝土柱的抗震性能,以螺旋筋直径、螺旋筋间距和剪跨比为变化参数,完成9个试件的低周反复加载试验。结果表明:绝大部分试件发生了CFRP-PVC复合管断裂的压弯破坏,螺旋筋在达到极限荷载后在受压区提供明显约束作用,从而提高抗震性能;所有试件破坏延性在2.76~4.35之间,极限层间位移角均大于1/30,满足规范要求;螺旋箍筋直径的减小、螺旋筋间距的增加和剪跨比的增大均使试件的抗剪承载力和延性降低,但对刚度退化影响不大。基于ABAQUS软件建立的精细有限元模型能较准确地预测CFRP-PVC螺旋筋复合约束混凝土柱在恒定轴力和反复水平力下的承载力和内部混凝土开裂行为,参数分析表明:轴压比、混凝土强度显著影响试件的承载力和变形能力,纵筋强度和直径对试件承载力和屈服后的刚度影响较大,并提出混凝土强度与轴压比限值的匹配关系。所提出的压弯承载力计算方法在较低轴压比和使用普通强度等级混凝土时具有良好的适用性。

高强螺旋筋约束普通混凝土柱轴压性能试验

为研究高强螺旋筋约束普通混凝土柱的轴压性能,以螺旋筋强度和螺旋筋配箍率为变化参数,制作了5个试件并进行了轴心受压试验。通过试验观测试件破坏全过程和最终失效模式,获取荷载-位移曲线和荷载-应变曲线,并对变化参数对约束混凝土力学性能指标的影响规律进行分析。试验结果表明:螺旋筋能提供较强约束作用,使得混凝土由脆性破坏转变为延性破坏;提高螺旋筋的配箍率能小幅提高螺旋筋的约束作用,当螺旋筋配箍率从1.89%提高到3.02%时,轴压承载力提高幅度为18%~38%,核心约束混凝土强度与非约束混凝土强度之比为1.8~3.8;提高螺旋筋强度能显著提高螺旋筋的约束作用,当螺旋筋强度从432 MPa提高到1 774 MPa时,核心约束混凝土强度与非约束混凝土强度之比从1.9提高到3.3,峰值位移增大约2.7倍。

螺旋筋约束增强钢-混凝土组合方柱偏压性能及承载力计算

为研究复合约束效应对螺旋筋约束增强钢-混凝土组合方柱偏压性能的影响,设计并完成了30个螺旋筋约束增强钢-混凝土组合方柱(15个角钢试件、15个钢管试件)的偏心受压试验,观察了试件的破坏过程及模式,获取了荷载-跨中挠度曲线和荷载-应变曲线,对比分析了各变化参数对试件偏压性能指标的影响,并讨论了复合约束下2类组合柱的刚度退化规律。结果表明:组合柱偏压破坏模式分为大、小偏压破坏;内置螺旋筋可显著提升钢-混凝土柱的偏压承载力和变形性能,抗弯刚度也有所改善,但过密布置螺旋筋将导致组合柱的承载力和抗弯刚度提升程度下降;增大螺旋筋径宽比和角钢/钢管纵向配钢率能显著增大组合柱的承载力和抗弯刚度,但纵向配钢率对变形性能的影响远小于螺旋筋配箍率;螺旋筋间距减小及径宽比增大可减缓组合柱的刚度退化速率;此外,复合约束效应对角钢混凝土柱偏压性能的改善显著优于钢管混凝土柱;基于压溃理论推导的组合柱偏压承载力解析公式的计算结果与试验结果吻合较好。

浅谈螺旋筋自动成型一体机的研制

为了有效提高混凝土轨枕预留孔或预埋套管周围核心混凝土的抗压能力,以防止产生裂缝,需在轨枕承轨槽的预留孔或预埋套管周围增设螺旋筋。为了进一步有效防止轨枕在混凝土灌注成型过程中,螺旋筋发生压缩变形,通常在螺旋筋四周焊接3根立筋。目前轨枕螺旋筋的制作方法一般分为3步:首先采用绕簧机完成圆形簧筋制作,其次由定长切断机完成立筋切断,然后通过点簧机将立筋沿圆形簧筋圆周等分焊接在其表面。绕簧、立筋定长、点焊的“三步法”的制作工艺,无法保障立筋均匀分布在簧筋圆周,无法保障立筋端面齐平,也无法保证立筋焊接牢固,从而影响圆形螺旋筋的质量。将“三步法”的制做工艺优化为一体同步的自动模式是保障螺旋筋质量的必备基础,螺旋筋自动成型一体机的研制意义重大。

方钢管螺旋筋复合约束混凝土柱轴压机理及承载力计算

为研究方钢管螺旋筋复合约束混凝土柱的轴压受力性能,完成了25个方钢管螺旋筋复合约束混凝土柱试件和4个普通方钢管混凝土柱试件的轴心受压试验。从试件的表观破损全过程、核心混凝土的碎裂形态、螺旋筋的失效模式、荷载位移曲线、各钢材组分的应变发展规律等多个角度对方钢管螺旋筋复合约束混凝土柱的轴压机理展开分析,并与普通方钢管混凝土柱进行了对比。研究结果表明:螺旋筋有效改善了方钢管对核心混凝土约束不均匀的特点;螺旋筋、纵筋及方钢管之间具有良好的变形协调性,在本研究的配筋率范围内(0.44%~2.90%),螺旋筋的屈服强度均能充分发挥;方钢管螺旋筋复合约束混凝土柱比普通方钢管混凝土柱具有更好的轴压承载能力和变形能力,且随着螺旋筋间距的减小、直径和径宽比的增大,其表现出更优良的轴压性能;基于复合约束模型推导的承载力公式,其物理意义明确、形式简单,且计算值与试验值吻合较好,可供工程设计参考。

高强螺旋筋约束活性粉末混凝土局压承载力试验

应用高强螺旋筋使活性粉末混凝土局压区形成约束核心区,以避免活性粉末混凝土局压区突然脆性劈裂破坏,可达到改善局压区正常使用性能、提高其延性与局压承载力的目的。以局压面积比、局压面积与核心混凝土面积比、螺旋筋率为基本参数,完成了12个970MPa级高强螺旋筋约束约束活性粉末混凝土轴心局压承载力试验,结果表明50%的试件破坏时螺旋筋不小于其比例极限,反映出高强螺旋筋强度较充分利用;试件的初裂荷载较小、开裂后至破坏前表面裂缝发展缓慢,破坏导致承压面附近局部崩裂但试件相对完整,说明螺旋筋对核心混凝土的约束显著。分析了主要参数对局压承载力提高系数的影响,结合未配筋活性粉末混凝土局压试验结果,提出高强螺旋筋约束活性粉末混凝土局压承载力实用计算方法。

角钢螺旋筋复合约束混凝土组合柱轴压性能及承载力计算

为研究角钢螺旋筋复合约束混凝土组合柱的轴压力学性能,对26个该类组合柱试件及3个角钢约束混凝土柱对比试件进行了单调静力轴心受压试验。观察试件的破坏形态,得到试件的承载力和荷载-变形曲线。通过试件受力全过程的破坏形态、损伤演化、荷载-变形曲线、截面约束应力分布等分析角钢螺旋筋复合约束混凝土组合柱的复合约束机理和失效性态。基于Mander本构模型,通过划分不同的混凝土约束区,提出该类组合柱的轴压承载力计算方法。研究结果表明:角钢螺旋筋复合约束混凝土组合柱的轴压破坏过程及形态与角钢约束混凝土柱相似,但是其裂缝发展、混凝土剥落的过程更为缓慢;荷载-变形曲线更为饱满,损伤发展也更慢;承载力、延性和耗能能力都有显著提高;所提出轴压承载力计算方法的计算结果与试验结果吻合较好。

螺旋筋增强方钢管混凝土柱的轴压性能及参数分析

为研究螺旋筋增强方钢管混凝土(SRCFSST)柱的轴压性能,以螺旋筋间距、螺旋筋直径、螺旋圈与方钢管的径宽比、方钢管壁厚、混凝土强度等级、纵筋为变化参数,对23个短柱试件进行了轴心受压破坏试验。基于试验实测数据,就各变化参数对SRCFSST轴压性能的影响规律进行了深入的参数分析,其中在延性分析部分引入了基于耗能的延性系数。研究结果表明:SRCFSST试件的表观破坏形态与普通方钢管混凝土的相似;当螺旋筋配筋率≥1.5%时,荷载位移曲线由下降型转化为强化型,并出现四个关键特征点,破坏前预兆明显;在增加相同用钢量的条件下,增加螺旋筋的含钢量时承载力、峰值应变及延性均大幅提高,而增加方钢管和纵筋的含钢量时仅承载力有小幅提高,峰值应变、延性均无明显变化;基于参数分析的结果,对采用SRCFSST的轴压构件的最优配钢方式提出了设计建议。

方钢管螺旋筋混凝土柱偏压性能试验及参数分析

为研究方钢管螺旋筋混凝土柱的偏压力学性能,以螺旋筋间距、径宽比、长细比、偏心率、纵筋直径及方钢管壁厚作为变化参数,设计并完成了18个试件进行偏心受压加载试验。通过试验观察了试件的受力破坏过程及形态,获取了试件荷载-跨中挠度曲线及钢材应变分布状况,分析了各变化参数对试件偏压力学性能的影响规律。结果表明:螺旋筋间距和径宽比能够有效地提升试件延性和抗弯刚度;随着长细比的增加,试件各项力学性能均有所下降;随着偏心率增加,试件的极限承载力、延性及抗弯刚度均有明显下降,而耗能系数则有所提升。最后采用了纤维模型法编制的程序计算了试件的偏压极限承载力,其计算值与试验值吻合较好,并以该程序为基准进行拓展参数分析,提出了试件的最优化配钢方式及设计建议。

加螺旋筋的薄壁圆筒轴压屈曲分析及优化

管道外壁加螺旋筋是提高管材结构强度,节约材料用量,减轻管材整体重量的主要方法。利用ansys workbench软件模拟该螺旋筋焊管在受到轴向载荷作用时的屈曲变形,分析各参数对管壳稳定性的影响,对各参数进行优化。结果表明,螺旋筋的螺距和壁厚是影响稳定性的主要参数,对一个模型的螺距、壁厚和临界失稳载荷三者的参数进行优化,得出螺距和壁厚的最佳组合。

OVM15JB新型螺旋筋静载试验

一、前言在桥梁预应力结构的设计施工中,存在着小孔径群锚的螺旋筋中径偏大,甚至超过了锚垫板的有关尺寸,需要占用较大的施工空间。当有多束群锚邻近安装时,会发生干涉现象,对施工极为不利。对此,使用单位的工程设计人员建议:(1)当混凝土的强度等级较高时,可采用中径较小的螺旋筋。既可保证混凝土的有效承载,又利于安装施工。(2)减少螺旋筋的中径及其系列规格。以减少螺旋筋的品种。

螺旋筋长度的计算在钻孔灌注桩中的应用

建立了钻孔灌注桩螺旋筋长度的计算模式,求解得到螺旋直径为定值和变值两种情况下的螺旋筋长度计算公式,编制了螺旋筋长度计算表,供设计和施工单位使用。

螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱滞回性能试验研究

为了研究螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱的滞回性能,以轴压比、配箍率、配钢形式以及截面形式为变化参数,设计10个试件(其中空腹式型钢混凝土柱对比试件1个,复合螺旋箍筋混凝土柱对比试件1个)进行低周反复加载试验。观察试件的破坏形态,获取各试件的滞回曲线和骨架曲线。分析试件的极限承载力、层间位移角、延性、耗能、强度衰减和刚度退化等抗震性能指标,以及各变化参数对其抗震性能的影响。结果表明:螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱主要表现为弯曲破坏和黏结破坏;相比空腹式型钢混凝土柱和复合螺旋箍筋混凝土柱,螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱的滞回曲线更为饱满,承载力、延性和耗能均有提高;随着轴压比的增大,其承载力、刚度和耗能能力提高,但延性和变形能力降低,强度衰减和刚度退化现象更为严重;随着螺旋箍筋配箍率的增大,承载力、刚度、延性、耗能能力和变形能力逐渐提高;相同总含钢量下,增大螺旋筋配箍率比增大型钢间接配钢率对其延性和耗能能力的提高更显著,对其承载力则相反;三种截面形式中,Ⅲ类截面试件表现出最优的抗震性能。

离心螺旋筋管混凝土中长柱小偏心受压承载力研究

根据对实验结果的分析，以螺旋筋体积配筋率μ、偏心距比ｅ／ｒ＿（ｈｅ）、长细比λ为控制变量，对螺旋筋管混凝土中长柱的承载能力进行了试验研究，提出了方便简单的承载力计算公式，讨论了横向钢筋体积配筋率对界限偏心率、界限长细比的影响。

用螺旋筋约束柱法加固混凝土立柱

在混凝土立柱加固工程中,用一定规格的钢筋连续缠绕在混凝土立柱上成螺旋状,以细石混凝土填塞柱与螺旋筋之间的空隙,再用水泥砂浆抹平压光作为保护层,即螺旋筋约束柱法,用此法可提高混凝土立柱的承载力,起到一定的加固作用。

扁型螺旋筋截面线型对锚固区影响的试验研究

螺旋筋作为局部锚固区的核心构件,能够增强锚固区的承载力,提高预应力混凝土的抗劈裂能力。目前工程应用中扁形螺旋筋横截面一般为矩形,呈螺旋式旋绕,也有采用矩形网片筋的形式布置。本研究通过改变矩形螺旋筋短边的形式,将短边变成半圆形,构成椭圆形螺旋筋;并通过荷载传递试验,观测试验加载过程中裂纹和裂纹扩展的情况,最后进行极限荷载破坏,试验结果显示,椭圆形螺旋筋的性能略优于矩形螺旋筋。这为螺旋筋的结构设计提供了新的思路,将椭圆形螺旋筋代替矩形螺旋筋可以减少材料用量,降低经济成本。

空心板螺旋筋芯模的应用

小批量预制桥梁空心板时采用螺旋筋芯模,可以降低工程造价,缩短工期,此法已成功运用于内蒙古自治区呼—包高速公路(110国道)建设。

螺旋筋在预应力体系的应用及非线性研究

通过配有螺旋钢筋的预应力锚固性能试验,验证了螺旋筋对于锚固系统的作用和必要性,并利用有限元分析软件对预应力构件进行对比分析,剖析了螺旋筋对混凝土的影响以及螺旋筋的应力分布。

铝合金管螺旋筋海水海砂混凝土短柱轴压性能及承载力计算

为研究铝合金管螺旋筋海水海砂混凝土组合短柱的轴压性能,以螺旋筋与纵筋截面配筋率之比(0.55、1.02、2.20、4.01)、螺旋筋直径(6、8、10 mm)与间距(40~210 mm)、纵筋数量(2、4、6、8)与直径(6、8、10、14 mm)为变化参数,对16根该类组合短柱和1根铝合金管海水海砂混凝土短柱进行轴心受压试验,观察其受力破坏过程及形态,获取荷载-位移曲线和性能特征点,分析各变化参数对组合短柱承载力、轴压延性和耗能能力的影响。结果表明:构件的破坏过程相似且均为剪切破坏,但组合短柱的轴压承载能力和变形能力更优;在相同钢筋含量下,组合短柱的承载力、轴压延性和耗能能力随螺旋筋与纵筋截面配筋率之比增大呈先增大后减小的趋势;螺旋筋与纵筋截面配筋率之比为2.2时构件的轴压性能最优,其中,螺旋筋“细且密”或纵筋“少且粗”的构件拥有更高的承载力、轴压延性和耗能能力,建议通过调整螺旋筋直径与间距获取理想的轴压性能。针对铝合金管螺旋筋海水海砂混凝土组合短柱推导了轴压承载力计算式,其平均计算误差仅为1%。

不锈钢管螺旋筋海洋混凝土短柱轴压性能试验研究

为研究不锈钢管螺旋筋海洋混凝土短柱的轴压性能,以螺旋筋直径与间距、纵筋直径与数量、螺旋筋与纵筋的截面配筋率之比为变化参数,设计了17组共51个轴压短柱进行静力加载试验,观察了短柱的受力破坏过程及形态,获取了轴向荷载-位移曲线及各钢材应变曲线,基于试验数据,分析各变化参数对该类短柱的承载力、轴压延性、耗能能力、损伤发展的影响规律。结果表明:短柱破坏形态均表现为不锈钢管局部屈曲压皱和混凝土斜向剪切破坏;配置螺旋筋和纵筋可以使短柱的承载力增大14.95%,延性系数增大73.25%,耗能系数增大19.69%,并抑制短柱的损伤发展;相同换算截面配筋率下,随螺旋筋间距增大(直径增大),短柱承载力、延性、耗能均呈递减趋势;随纵筋直径增大(数量减少),短柱承载力表现为先减小后增大、延性先增大后减小、耗能递减;螺旋筋与纵筋截面配筋率最优比值为0.875。最后提出了该类短柱的轴压承载力计算式,其计算值与试验值吻合良好。