纤维织物增强高延性混凝土加固RC短柱抗剪性能试验研究

为研究纤维织物增强高延性混凝土(TR-HDC)加固钢筋混凝土短柱的抗剪性能,设计了6根钢筋混凝土柱,包括2个对比柱和4个TR-HDC加固柱.通过低周反复荷载试验,对比分析剪跨比、纤维织物层数对试件破坏形态、变形、承载力和耗能能力的影响.结果表明:采用TR-HDC加固钢筋混凝土短柱,可显著提高其抗剪承载力;TR-HDC与原混凝土柱协同工作性能良好,加固后的混凝土柱的变形、承载力和耗能能力明显提高;增加纤维织物的层数对钢筋混凝土短柱的抗剪承载力提高幅度较小,但可大幅增强柱的耗能和变形能力;剪跨比较大时,更有利于发挥TR-HDC加固材料的力学性能.基于桁架-拱模型,提出TR-HDC加固钢筋混凝土短柱的抗剪承载力计算方法,计算结果较准确.

截面尺寸和箍筋对RC短柱抗震性能的影响

为了研究钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)短柱的抗震性能,通过低周反复破坏试验对其抗震性能的尺寸效应进行了分析。试验主要考虑了截面尺寸和箍筋形式的影响,RC短柱的截面分别设计为200 mm×200 mm、400 mm×400 m和600 mm×600 mm,箍筋主要分为普通方形箍筋和井字箍筋。结果表明:配有普通方箍筋的RC短柱均表现出斜拉破坏特征,脆性破坏特征明显,而配有井字箍筋较大尺寸的RC短柱(边长为400 mm和600 mm)为剪压破坏;随着RC短柱截面边长的增加,其名义抗剪强度、延性和平均耗能系数均逐渐减小,并且配有井字箍筋的RC短柱相对于配有普通方形箍筋的短柱,其减小的速率逐渐变小。通过考虑截面尺寸和箍筋的影响作用,提出了修正的RC短柱的抗剪承载计算模型,并建立了考虑尺寸效应的RC短柱恢复力模型,计算结果与试验结果较吻合。

基于MCFT的腐蚀RC矮墩柱数值模拟方法

采用电化学氯腐蚀的方法对5根剪跨比为2的RC矮墩柱进行室内加速腐蚀试验,并对其进行拟静力加载试验。根据试验结果分析了腐蚀损伤和轴压比对RC柱破坏过程、承载能力、变形能力和耗能能力的影响。通过理论推导,建立了基于MCFT(修正压力场理论)的考虑腐蚀损伤的钢筋混凝土剪切行为本构模型,进而提出了考虑弯-剪-滑移耦合效应的数值模拟方法。对比模拟结果和试验结果可知:采用该模拟方法得到的各柱试件的滞回曲线与实际滞回曲线符合较好,骨架曲线特征点及累积耗能值误差较小,表明该研究提出的考虑腐蚀的剪切行为本构及数值模拟方法可以较为准确地反映腐蚀RC矮墩柱的抗震性能,该研究成果可为腐蚀损伤在役RC墩柱的抗震性能评估奠定基础。

纤维塑料加固与修复RC短柱抗震性能试验

目的对纤维塑料加固与修复钢筋混凝土桥梁短柱在反复荷载作用下的滞回性能进行试验研究.方法试验制作了4根大比例的钢筋混凝土桥柱模型,采用GFRP和CFRP两种材料对试验柱进行加固,在恒定的轴压力下进行拟静力试验,其中1根试件在加固前经历一定程度的破损.结果分析结果表明纤维塑料加固与修复钢筋混凝土剪切短柱的不仅阻止了柱子的脆性剪切配合,而且使柱端峰值位移率达到了8%.结论纤维塑料加固与修复钢筋混凝土剪切短柱具有稳定的滞回性能、良好的延性及能量耗散能力,能有效的改善钢筋混凝土剪切短柱的抗震性能.

酸雨环境下RC短柱抗震性能试验研究

为探究酸雨环境下RC短柱抗震性能的劣化规律,以4榀剪跨比为2.84的RC短柱试件作为研究对象,首先对试件进行人工气候加速腐蚀试验,随后对其进行拟静力试验,观测试件破坏特征,并分析腐蚀程度变化对其抗震性能的影响规律.试验结果表明:腐蚀试件呈现出明显的表观损伤现象;各试件在往复荷载作用下均发生弯剪型破坏,而随着腐蚀程度的加重,试件的斜裂缝扩展速率增加,破坏时剪切破坏特征愈加明显;腐蚀试件的承载能力、变形能力及耗能能力均呈现出不同程度的退化,表明酸雨腐蚀对RC短柱的抗震性能影响显著.综合考虑混凝土立方体抗压强度和纵筋锈蚀率对腐蚀RC短柱峰值荷载的影响,通过多参数拟合,建立了考虑酸雨影响的RC短柱峰值荷载修正系数计算公式.

斜向反复加载下高轴压比RC短柱抗震性能实验

为研究斜向地震作用下高轴压比RC短柱在不同加载角度及配箍率下的抗震性能,开展5根截面尺寸为300mm×300mm,轴压比为0.6,配箍率分别为0.529%和1.058%,加载角度分别为0°、22.5°及45.0°的钢筋混凝土柱试件的低周往复加载实验,记录试件的破坏形态,提取滞回曲线和骨架曲线;从耗能能力、承载力及延性等方面对RC短柱进行抗震性能分析.结果表明:相同加载角度的试件随配箍率的增大,承载力增大,强度退化变缓,刚度基本不变.水平主轴加载时,配箍率对试件延性基本没影响;斜向水平加载时,延性随配箍率的增大而有所增大,提高配箍率可以在一定程度上改善试件的变形能力.该研究结果为RC短柱在工程中应用提供参考,为完善混凝土结构设计规范提供依据.

FRP加固矩形RC短柱极限承载力分析

通过FRP复合材料包裹RC短柱,从而提高RC短柱的承载力已被众多的工程实践证明是有效的,但FRP约束RC短柱的承载力计算公式却没有统一的规定,存在着许多问题值得商榷.通过对FRP约束矩形柱约束机理的讨论,在现有的本构模型分析的基础上,推导出FRP加固矩形短柱的极限承载力的计算公式,并分析了粘帖层数、粘帖方式、FRP的间距以及倒角半径r对RC短柱承载力的影响.

CFRP-圆钢管混凝土加固RC方形短柱的承载力

为了研究CFRP-圆钢管混凝土复合加固RC短柱的极限承载力,将该柱划分为CFRP管、钢管、后浇混凝土、RC柱四个部分,采用统一强度理论,考虑CFRP和钢管的受力特点及其对混凝土和RC柱的约束作用,对该柱的轴心受压机理进行理论分析,提出了该柱的轴心受压承载力计算式,并基于此考虑长细比和偏心率的影响,得到偏心受压承载力计算式。将理论计算结果与文献试验数据进行对比,证明该计算式的正确性。对参数进行分析,结果表明:承载力随中间主应力系数和侧压力系数增大而增大;承载力随钢管的径厚比、钢筋混凝土柱与钢管边径比的增大而明显减小;径厚比越大,CFRP厚度对承载力的影响越明显;偏压承载力随偏心率的增大而明显降低。

L形截面RC短柱核心区混凝土等效单轴本构关系研究

L形截面柱的箍筋约束机理不同于其他形式截面柱,为建立其核心区混凝土等效单轴本构关系,基于已有的7个混凝土L形截面RC短柱轴心受压试验研究结果,通过合理假定,将异形柱截面核心区混凝土划分成若干区域,给出了有效横向约束应力的推导过程。采用建议的本构关系对相关试验的试件进行了荷载变形全过程分析,计算结果和试验结果吻合良好。完成了L形截面短柱不同参数(箍筋间距、箍筋直径、箍筋屈服强度、截面形式)对箍筋约束作用的影响规律研究。结果表明:箍筋间距、箍筋直径、箍筋屈服强度对轴向荷载-变形曲线影响较大,与未考虑箍筋约束作用的轴向荷载-变形曲线相比,其轴压承载力、峰值变形及应变延性均有不同程度的提高;截面形式对荷载变形曲线影响较小。

砌体填充墙对RC框架结构短柱失效机制的影响及抗震措施

震害分析表明,开通窗砌体填充墙易引起RC框架结构短柱失效破坏,通过理论分析及DIANA非线性有限元分析,对开通窗及窗间设翼墙两种情况的填充墙RC框架结构的失效机制进行研究。分析表明:开通窗砌体填充墙由于对框架柱产生刚度效应和约束效应,框架柱的内力、变形规律发生改变,填充墙开通窗容易引起RC框架结构短柱剪切破坏;填充墙砌筑材料和填充墙布置的情况是影响框架短柱失效机理的主要因素,材料越强、布置越高,短柱效应越大;提出避免填充墙引起短柱失效机制的抗震措施,框架柱窗间设翼墙可有效改善开通窗填充墙框架短柱的受力性能,对控制框架短柱剪切破坏具有显著的效果。

RC框架结构中砌体填充墙的利弊分析及建议

砌体填充墙是RC框架结构中不可缺少的非结构构件,对框架结构的作用非常重要,不容忽视。填充墙对框架结构的影响有利有弊,一方面,填充墙提高了框架结构的抗震能力;另一方面,填充墙易引起“薄弱层”“柱铰”及“短柱”等失效破坏机制。通过砌体填充墙作用的利弊分析,提出避免填充墙对框架柱不利作用的相关建议。

轴压比对RC短柱受剪性能的影响机理

为了研究轴压比对钢筋混凝土短柱受剪性能的影响机理,应用三维刚体弹簧元法模拟了不同轴压比短柱在单调及循环荷载作用下的破坏过程,并结合梁-拱抗剪机制模型和开裂变形模式对受剪性能进行了分析。研究结果表明:随着循环次数的增加,抗剪承载力逐渐退化,轴压比的增大加剧了退化趋势,这主要是高轴压比使短柱发生更加明显的脆性破坏,产生了更多裂缝,从而使梁机制中混凝土抗剪作用急剧退化。

超低温下RC短柱轴心受压承载力可靠度研究

为研究钢筋混凝土(RC)短柱在超低温条件下轴心受压承载力可靠度,运用JC法,对超低温环境下我国现行混凝土结构设计标准中的短柱设计可靠指标β进行计算分析,重点研究荷载效应比值、混凝土强度等级、钢筋强度等级以及钢筋直径等因素对超低温短柱承载力可靠指标的敏感性影响。研究结果表明:荷载效应比值对可靠指标β影响较大,最不利情况取值为0.1,较于取0.5、1.0、2.0时可靠指标β降低25.8%、33.4%、34.1%;随温度降低各试验组承载力可靠指标β均先稍微降低,-20℃时降至极小值,-20℃~-100℃间可靠指标曲线陡然上升且增幅稳定;当混凝土等级从C30提高至C50可靠指标β增幅达76%以上,钢筋等级的提高和直径的增大引起可靠指标增幅为2.9%~6.6%。

混凝土柱截面形状对纤维包裹加固效果的影响

通过圆形、矩形、矩形倒圆角和矩形改椭圆形截面的混凝土柱经纤维材料包裹后的轴压试验 ,证实圆形与椭圆形截面柱能较好地利用纤维材料的抗拉能力 ,获得良好的加固效果 ,其原因在于这些截面形状的周边从受荷一开始就存在侧向约束作用。

纤维加固混凝土圆截面短柱抗震性能试验研究

通过对3根抗剪不足的混凝土圆截面短柱的拟静力试验,不仅验证了横向包裹的碳纤维布能提高短柱的抗剪承载力,改善混凝土的变形性能,从而提高短柱的抗震性能,同时验证了具有一定破损的短柱经碳纤维布强约束加固后,同样具有良好的抗震性能。文章最后对碳纤维布加固短柱的延性提高机理进行了分析。

矩形钢管约束钢筋混凝土超短柱滞回性能试验

为研究矩形钢管约束钢筋混凝土超短柱的滞回性能,进行了4个矩形钢管约束钢筋混凝土超短柱和2个普通钢筋混凝土对比试件的试验研究.主要参数为轴压比(0.3,0.5)和钢管宽厚比(111,166);6个试件的剪跨比均为1.0.试验结果表明:普通钢筋混凝土超短柱的破坏模式为剪切破坏,延性和耗能性能较差;钢管约束钢筋混凝土超短柱中,钢管对混凝土产生有效约束作用,因此构件未发生剪切破坏,延性、弹塑性变形能力和耗能性能显著高于钢筋混凝土对比试件;随轴压比提高,矩形钢管约束钢筋混凝土超短柱的承载力提高,但延性稍有降低.在本文试验研究范围内,钢管的宽厚比对矩形钢管约束混凝土超短柱的抗震性能无显著影响.

结构尺寸对钢筋混凝土短柱抗震性能影响:细观分析

地震作用下,钢筋混凝土短柱由于承受竖向和水平荷载共同作用而往往产生脆性压-剪破坏行为,该脆性破坏可能表现出尺寸效应行为。借助混凝土细观结构特征,考虑非均质性以及钢筋/混凝土非线性相互作用的影响,建立了钢筋混凝土短柱力学行为研究的三维细观尺度数值模型。在模拟结果与试验结果吻合良好的基础上,研究了轴压比对不同结构尺寸尤其是大尺寸钢筋混凝土短柱抗震性能,如抗剪承载力、滞回特性、延性性能和耗能能力等参数的影响。最后,借助相关试验和模拟数据,基于经典的Ba?ant尺寸效应律思想提出了能够反映尺寸效应影响钢筋混凝土短柱抗剪承载力修正公式。

方钢管约束钢筋高强混凝土超短柱抗震性能试验研究

本文进行3个剪跨比为1.5的方钢管约束钢筋高强混凝土超短柱和1个钢筋混凝土对比试件的试验研究,试验中的主要参数为轴压比(0.35,0.45和0.55)。试验结果表明,由于钢管对核心高强混凝土的约束作用和钢管的抗剪作用,方钢管约束钢筋混凝土超短柱的抗剪承载力、延性、变形能力和耗能性能明显高于钢筋混凝土超短柱。轴压为0.35的方钢管约束钢筋混凝土超短柱的破坏模式为弯曲破坏,而轴压比为0.45和0.55的方钢管约束钢筋混凝土超短柱的破坏模式为剪切破坏。随轴压比的提高,方钢管约束钢筋混凝土超短柱的抗剪承载力提高,但延性系数和极限变形能力降低。对钢管的弹塑性应力分析结果表明,水平荷载施加过程中,发生弯曲破坏试件的钢管不屈服,而发生剪切破坏试件的钢管可能在下降段屈服。根据试验结果和钢管应力分析结果建立方钢管约束钢筋混凝土柱的抗剪承载力公式,提出设计建议,可为工程实践提供参考。

不同尺寸钢筋混凝土短柱高温后抗震性能分析

为了研究不同尺寸钢筋混凝土短柱在高温和地震耦合作用下的力学行为,建立了火灾高温后钢筋混凝土(RC)短柱抗震性能研究的三维数值模型,对12个几何形状相似、尺寸大小不同的RC柱进行不同受火时间后的水平反复加载试验。在验证模型有效性的基础上,研究了受火时间和截面尺寸对RC柱温度场分布、破坏模式、低周反复荷载下的骨架曲线、位移延性、刚度退化、抗剪承载力等的影响规律和失效机制;基于模拟数据和经典的Bazant尺寸效应思想,提出了考虑混凝土强度尺寸效应影响及受火时间、尺寸影响的双参数修正的钢筋混凝土柱抗剪承载力实用计算公式。结果表明:火灾后截面尺寸越大的RC柱温度差异越大,受热越不均匀,角筋比其他纵筋升温快,保护层有助于延缓钢筋温度的升高;构件高温后刚度退化较常温时平缓;高温后构件尺寸越大,刚度退化越迅速;构件抗剪承载力随受火时间增长而降低,并受构件截面尺寸的影响;提出的钢筋混凝土柱抗剪承载力实用计算公式可供火灾后大尺寸钢筋混凝土柱安全性鉴定作参考。

碳纤维加固带窗下墙的钢筋混凝土短柱的研究

对带有非结构窗下墙的短柱进行了试验研究,并通过在柱表面粘贴碳纤维片材和用钢板约束墙体对其抗剪性能进行了分析。试验结果表明,提出的加固方法对提高抗剪强度和延性起到了很好的作用。