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。

不同性能水平下600 MPa级高强钢筋混凝土柱位移角限值研究

基于性能抗震设计思想的600 MPa级高强钢筋混凝土柱位移角限值研究,对于推广高强钢筋混凝土柱的应用至关重要。通过17根HTRB630高强钢筋混凝土柱试件和3根HRB400钢筋混凝土柱试件的拟静力试验研究了其抗震性能。与HRB400钢筋混凝土柱相比,HTRB630高强钢筋混凝土柱的滞回曲线的形状没有发生明显改变,试件具有较好的承载能力和延性。将基于Kunnath损伤模型计算的损伤指数与试验中测量的损伤指数范围进行了比较,结果表明,Kunnath损伤模型可以准确计算HTRB630高强钢筋混凝土柱的损伤指标。根据HTRB630高强钢筋混凝土柱的破坏特点,以屈服点、峰值点和极限点作为高强钢筋混凝土柱的性能水平控制点。基于性能抗震设计的思想,将600 MPa级高强钢筋混凝土柱的性能水平划分为5个性能水平,即正常使用、暂时使用、修复后使用、生命安全和接近倒塌性能水平。结合参考文献中600 MPa级高强钢筋混凝土柱的试验数据,对65个600 MPa级高强钢筋混凝土柱各特征点的位移角进行了相对频率统计分析,得到了600 MPa级高强钢筋混凝土柱在暂时使用、修复后使用和接近倒塌3个性能水平下具有超过90%安全保证率的位移角限值分别为1/150、1/80和1/60。

不同试验方法对630MPa级高强钢筋粘结-锚固影响研究

为研究高强钢筋与混凝土粘结性能采用拉拔试验和梁式试验,制作了15根630MPa级高强钢筋中心拉拔试件和15根梁式试件,考虑锚固长度、钢筋直径两个影响因素,从破环形态、粘结强度、粘结滑移性能等方面进行了对比分析。结果表明:在相同条件下,拉拔试件破坏形态与梁式试件类似;粘结滑移曲线变化规律相近;高强钢筋与混凝土的平均粘结强度随锚固长度和钢筋直径的增大而减小;拉拔试验测得的粘结锚固强度要高于梁式试验测得的粘结锚固强度;梁式试验比拉拔试验在极限荷载时的滑移量小,梁式试件受力更符合实际受力情况,但梁式试件制作难度比较大;比较梁式试验和中心拉拔试验所得粘结强度,给出两种试件粘结强度的关系。

650 MPa级高强抗震钢筋锚固试验研究

650 MPa级高强抗震钢筋是一种新型的超高强钢筋混凝土用钢,相比目前常见的HRB400、HRB500钢筋,它具有结构安全储备能力高,更加绿色化、轻量化,综合成本低等优点,但我国现行《混凝土结构设计规范》对500 MPa级以上钢筋在混凝土结构中的应用尚未做出规定。本文为了推广650 MPa级高强抗震钢筋在混凝土结构工程中的应用,通过650 MPa级高强抗震钢筋锚固性能试验,研究了650 MPa级高强抗震钢筋不同钢筋锚固长度、不同钢筋锚固类型(直锚、弯锚)、不同混凝土强度等级、不同保护层厚度、不同钢筋直径等参数下的锚固性能,并探讨现行国家标准《混凝土结构设计规范》中关于钢筋锚固的相关设计要求对650 MPa级高强钢筋的适用性,为加速650 MPa级高强抗震钢筋的工程应用和推广提供参考和依据。

高强钢筋混凝土柱小偏心受压性能试验研究

为研究高强钢筋混凝土柱小偏心受压性能,进一步推进高强钢筋在混凝土结构中的应用,针对HTRB630级高强钢筋,考虑配筋率、配箍率、箍筋间距和荷载偏心距等因素的影响,通过6根高强钢筋混凝土方形截面柱的小偏心受压试验,研究了该类构件的破坏过程、破坏形态和变形能力,评估了钢筋的应力及其强度发挥水平。结果表明:受压区HTRB630级钢筋能够达到屈服强度,且塑性变形能够充分发挥;提高配箍率,可提高试件小偏心受压承载力;当配箍率超过1.50%时,对试件承载力提高不多,但在一定程度上能够改善试件的变形能力。考虑箍筋对混凝土的约束作用,参照中国现行规范的计算方法,给出了高强钢筋混凝土柱压弯承载力的计算方法,计算结果与试验值相比吻合较好,可为该类构件的正截面设计和规范修订时提供参考。

关于热轧带肋600MPa高强钢筋直螺纹连接质量的探讨

结合规范要求,针对热轧带肋600 MPa高强钢筋直螺纹连接套筒的加工原材质量进行分析,并通过规范总结、理论计算论述了45号钢或40Cr合金钢直螺纹套筒的尺寸参数的合理性,进一步阐述了该类接头进场验收及质量检验的重点,提出600 MPa高强钢筋直螺纹连接丝头加工和连接安装相关要求,为热轧带肋600 MPa高强钢筋的推广及相应机械连接的规范应用奠定基础。

600 MPa级钢筋与高强混凝土黏结-滑移关系研究

为了探究600 MPa级钢筋与高强混凝土黏结-滑移关系,为600 MPa钢筋在混凝土结构的应用提供理论依据,通过4组42个试件进行中心拉拔试验,研究混凝土强度、钢筋锚固长度以及混凝土保护层厚度等因素对600 MPa级钢筋与高强混凝土黏结-滑移关系的影响规律。结果表明:600 MPa级钢筋在高强混凝土中的拉拔破坏模式包括钢筋拔出破坏、混凝土劈裂破坏、钢筋屈服破坏3种模式;钢筋拔出破坏的黏结-滑移曲线包含上升段(包括微滑移段、滑移段、劈裂段)、下降段和残余段;混凝土劈裂破坏的黏结-滑移曲线只包含上升段(包括微滑移段、滑移段、劈裂段);钢筋屈服破坏的黏结-滑移曲线包含上升段(包括微滑移段、滑移段)和水平段。在不发生钢筋屈服破坏情况下,极限拉拔荷载随混凝土强度、锚固长度、钢筋直径的增加而增大。基于试验结果,分析600 MPa级钢筋与高强混凝土黏结破坏特征和黏结-滑移机理,提出了劈裂破坏情况下600 MPa级钢筋与高强混凝土的黏结-滑移关系模型及模型参数的表达式,所提模型及模型参数表达式与试验结果吻合良好。

600MPa级高强钢筋混凝土梁的配筋对裂缝宽度的影响

基于GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中混凝土梁裂缝宽度计算公式,研究采用600 MPa高强钢筋代换400 MPa级钢筋时,混凝土受弯构件的各项配筋因素-纵向配筋形式(直径与数量)、箍筋直径、混凝土强度等级等,对裂缝宽度的影响.研究表明:纵向配筋形式影响最大,但通过改变纵筋数量和纵筋直径可有效控制增幅;箍筋直径、混凝土强度的影响较小,且涉及其他复杂的因素,一般不适合通过调整来控制裂缝宽度.

600MPa高强钢筋在地下综合管廊中的应用研究

为贯彻落实国务院办公厅2015年发布的《推进城市地下综合管廊建设的指导意见》提出的在 综合管廊中使用高强钢筋的要求,将600 MPa级高强钢筋与目前常用的HRB400钢筋分别应用于地下 综合管廊中,利用广联达算量软件计算统计两种钢筋的用量,套用目前市场两种钢筋的价格,并且考 虑施工因素,最终对比两种钢筋分别应用于地下综合管廊中的工程综合成本。结果表明:600 MPa级 高强钢筋相较于HRB400钢筋,可以大大减少钢筋用量,降低水、铁矿石等资源的消耗,以及标准煤 能源的利用,减少二氧化碳、污水及粉尘等污染物的排放,降低地下综合管廊的工程综合成本约 17.66%。利用600 MPa级高强钢筋建设地下综合管廊,具有节约钢筋用量、降低工程造价、降低资 源和能源的消耗,以及减少污染物排放等优点。

基于500 MPa钢筋的高强套筒灌浆连接力学性能

对基于500 MPa钢筋的高强套筒灌浆连接各主要影响因素进行总结,并详细分析其受力原理。设计17个考虑套筒厚度、锚固长度、环肋数量和灌浆料强度的分析模型,并采用校正的有限元法进行详细分析。结果表明:基于已有的Ⅰ级接头强度理论、钢筋与灌浆料黏结理论所得套筒厚度和锚固长度值均偏小,建议分别取4 mm和7d;增大环肋数量可提高套筒与灌浆料间的黏结作用和减小两者间的滑移,但考虑加工难度建议取8~16个;增大灌浆料强度可提高连接的强度和减小其塑性变形,以及明显减小灌浆料的损伤,设计时建议取120 MPa。

600 MPa级复合微合金化高强钢筋的研制

采用V-N、Nb、Cr复合微合金化控冷工艺试制600 MPa级高强钢筋,并对钢筋力学性能、室温组织、时效及疲劳性能进行检验分析。结果表明:钢筋微合金化成分设计、轧制及控冷工艺合理,钢筋具有良好的力学性能、疲劳性能及低应变时效性能,综合性能优异。V-N、Cr复合微合金化控冷工艺钢筋室温组织为多边形铁素体+珠光体,组织细小均匀分布,有利于钢筋强韧性能的改善与发挥。V-N、Nb、Cr复合微合金化控冷工艺钢筋室温组织为多边形铁素体+珠光体+少量贝氏体,组织配比及形态较好,有利于钢筋抗拉强度的提高,促进了钢筋抗震性能及综合性能的改善。

600 MPa级高强抗震钢筋热模拟试验研究

利用Gleeble3800热模拟试验机,进行600 MPa级高强抗震钢筋连续冷却转变曲线和热变形工艺试验,测定600 MPa级高强抗震钢筋的动态CCT曲线。通过显微组织观察、硬度测试,研究了不同冷却速度和控制冷终止温度对钢筋显微组织和性能的影响。结果表明:贝氏体转变临界冷却速度为2℃/s;马氏体转变临界冷却速度为5℃/s;钢筋轧后理想控冷速度为≤2℃/s。为保证钢筋综合力学性能及组织安全,理想的轧后控冷工艺为:轧后快速冷却,控冷终止温度700~730℃,钢筋冷床冷却速度≤2℃/s。

控冷温度对钒铌微合金高强钢筋组织和性能的影响

针对富氮钒铌微合金化控冷工艺生产的500MPa高强钢筋，利用热模拟试验，通过SEM、硬度试验、TEM及XRD研究了精轧后采用不同控冷温度对钢筋显微组织、晶粒度、硬度及析出相的影响。结果表明，控冷终止温度控制在720～740℃，显微组织为细小块状铁素体＋珠光体＋少量贝氏体（含量6％～15％），组织配比及形态较好，有利于钢筋强度提高和塑韧性的改善；铁素体晶粒度为10．5—11．0级，细晶强化及抗震性能较好；试样维氏硬度为208～213HV，其对应的抗拉强度Rm为700—720MPa，强度富余量适中；铁素体基体、晶界及位错线上形成和分布着尺寸为5～30nm的大量细小弥散的V（CN）、Nb（CN）析出相，析出相的体积分数70％，起到了较好的沉淀强化及细化晶粒作用。

配置500MPa钢筋的混凝土梁裂缝试验研究

为研究配置500 MPa纵向热轧带肋钢筋的混凝土梁的裂缝特征及评估相关规范裂缝计算公式的适用性,进行了22根钢筋混凝土梁受弯性能试验,得到22个平均裂缝间距和92组裂缝宽度数据,相应的钢筋应力范围在201~482MPa,这些试验数据可反映钢筋应力较高情况下受弯构件的裂缝开展特点.试验结果表明,按规范GB50010—2002公式计算的平均裂缝间距、平均裂缝宽度和最大裂缝宽度比试验值普遍偏大,二者之比的均值分别为1.127,1.557和1.535.根据试验结果,提出配置500 MPa带肋钢筋的混凝土梁的裂缝宽度计算公式修正建议,并给出梁侧面钢筋处和受拉边缘的平均裂缝宽度的换算关系式,建议公式的计算值和试验值符合较好.

HTRB630钢筋约束混凝土柱轴压性能试验研究

通过9根高强箍筋柱和4根普通箍筋柱的轴压试验,对其承载能力、延性和高强箍筋的约束能力进行研究,探讨了材料强度、配筋率、箍筋形式和间距等参数的改变对轴向性能的影响。结果表明:高强箍筋能提高约束性能,减轻柱的破坏程度;高配箍率、小间距、形式复杂的高强箍筋对混凝土柱的约束效果好,能显著提高柱的承载和变形能力。

基于Reinforcing Steel本构的高强钢筋混凝土柱纤维模型研究

为了研究HTRB630E级高强钢筋的基本力学参数和疲劳性能,本文进行了应变等幅低周疲劳性能试验,并将试验结果与HRB400级钢筋的结果进行了对比分析。首先,基于应变等幅低周疲劳试验数据点,对OpenSees程序中Reinforcing Steel材料本构的疲劳参数C f、C d和α进行拟合,然后采用拟合的Reinforcing Steel材料本构疲劳三参数,基于OpenSees软件对钢筋混凝土柱有限元纤维模型进行数值模拟,最后将数值结果与试验柱结果对比分析。结果表明:拟合的疲劳三参数对有限元纤维模型有优化效果,为配置HTRB630E级高强钢筋混凝土结构数值纤维模型提供参考。

HRB600高强钢筋与连接件力学性能试验研究

在我国600MPa高强钢筋的应用极少,缺乏全面系统的力学性能研究。通过对HRB600级高强钢筋及其连接件的力学性能试验分析得知,HRB600级高强钢筋的物理力学指标均满足规范要求;不同连接方式的连接件抗拉强度和断裂位置均不相同,并提出了高强钢筋应用和增强连接件的抗拉强度的建议。

住房和城乡建设部工业和信息化部联动加快推广应用高强钢筋

住房和城乡建设部、工业和信息化部日前联合出台的《关于加快应用高强钢筋的指导意见》要求,在建筑工程中加速淘汰335MPa级钢筋,优先使用400MPa级钢筋,积极推广500MPa级钢筋。

630MPa级高强钢筋粘结锚固性能梁式试验研究

我国现行规范对于500MPa级以上钢筋在混凝土结构中的应用尚未做出规定,这使得其在工程建设中缺乏设计、施工依据。为了推广630MPa高强钢筋的应用,制作了21个配置630MPa高强钢筋和21个配置400MPa钢筋的粘结锚固试件,通过梁式试验方法,分析630MPa高强钢筋与混凝土在不同混凝土强度、钢筋直径和锚固长度时的粘结锚固性能,并与400MPa钢筋进行对比。研究结果表明:在粘结锚固试件破坏形态、粘结-滑移特性及锚固钢筋应变分布规律等方面,630MPa高强钢筋均展现出与400MPa钢筋较为一致的性能;在同条件下,630MPa高强钢筋与混凝土的平均粘结强度均不同程度高于400MPa钢筋,且这种趋势随钢筋锚固长度的增大而减小,随混凝土强度的提高而增大;按现行《混凝土结构设计规范》确定630MPa高强钢筋锚固长度具有充足的安全储备。

630MPa超高强钢筋低周疲劳性能试验研究

630 MPa超高强钢筋已应用于实际工程,而目前针对国产630 MPa超高强钢筋的低周疲劳性能研究尚未见报道。为此,以我国国产630 MPa超高强钢筋为研究对象,对其进行了静力拉伸试验,得到其静拉力学性能参数。通过恒应变幅加载低周疲劳试验,得到疲劳寿命、循环响应特征及应力-应变滞回曲线等指标,研究了630 MPa超高强钢筋的疲劳性能,进行了低周疲劳特性评价。在试验研究的基础上,得到了630 MPa超高强钢筋疲劳性能参数,建立了其疲劳寿命预测公式。采用OpenSees软件进行了630 MPa超高强钢筋材料低周疲劳试验数值模拟,分析表明利用得到的超高强钢筋疲劳性能参数可以较精确地进行630 MPa超高强钢筋低周疲劳数值模拟。