预制钢筋增强ECC壳-混凝土组合柱轴压力学性能

为经济、有效、合理地应用工程水泥基复合材料(Engineered cementitious composites,ECC)以提升钢筋混凝土(Reinforced concrete,RC)柱的力学性能,本文发展了一种预制钢筋增强ECC壳-混凝土组合柱,设计制作了该型组合柱的试验模型和全RC、ECC柱对照模型,通过轴压力学性能试验对比分析了预制钢筋增强ECC壳-混凝土组合柱和全RC、ECC柱轴压力学性能的差异,重点探究了ECC壳厚度和箍筋间距对预制组合柱轴压力学性能的影响规律,并以此构建了考虑箍筋和ECC壳组合约束的组合柱轴心受压承载力计算公式。结果表明:相比于RC柱,预制钢筋增强ECC壳-混凝土组合柱与ECC柱均表现出延性破坏特征,破坏时未出现ECC保护层剥落以及预制ECC壳与混凝土内芯分离等现象。随ECC壳厚度增加,预制组合柱的峰值荷载和峰值位移增加,初始刚度和延性系数降低;预制ECC壳的引入显著提高了试件的延性和耗能能力,本文ECC壳厚度变化范围内,预制组合柱的延性系数是RC柱的1.13~1.35倍,累积耗能是RC柱的2.13~2.46倍;箍筋间距减小,预制组合柱的承载力提高,峰后延性和耗能能力显著增加。组合柱的轴压承载能力应考虑预制ECC壳的约束作用,相关承载力计算公式可用于该型组合柱的轴压承载能力计算。

RC/ECC组合梁抗弯性能试验研究

为了合理利用高性能纤维增强水泥基复合材料,进行RC/ECC组合梁抗弯性能试验研究。研究表明:采用国产纤维配置的RC/ECC组合梁的抗弯承载能力、变形能力、裂缝控制能力均优于钢筋混凝土梁和钢筋增强ECC梁,且能将成本控制在钢筋混凝土梁的1.2倍左右,ECC厚度取60mm(38%梁高)时具有较高的性价比。需高度重视混凝土与ECC材料的界面处理以提高界面的有效粘结。

钢筋增强混凝土-ECC组合梁抗弯性能理论与试验研究

为探讨ECC在结构新建、加固等领域的应用,开展钢筋增强混凝土-ECC组合梁的抗弯性能全过程理论研究,分析组合梁在弹性阶段、带裂缝工作阶段、破坏阶段的破坏现象,结合平截面假定和本构关系分析各阶段截面的应力-应变关系,依据力和力矩平衡原则建立抗弯承载力计算公式,通过组合梁和RC梁的抗弯试验验证理论的正确性,进一步理论分析不同ECC厚度对组合梁的抗弯承载力和延性性能的影响。研究表明:与RC梁相比,用ECC替代部分受拉区混凝土承载力可提高60%以上,位移延性可提高46%以上;ECC厚度在19%~38%梁高范围内可获得较为优越的抗弯承载力和延性;为发挥ECC材料的高延性应将其与高强混凝土和高强钢筋结合使用,并着眼于提高构件的阻裂、限裂、增韧等性能。