多螺旋复合箍筋约束混凝土方柱轴压性能有限元分析

为了研究新型多螺旋复合箍筋约束混凝土方柱的力学性能,本文在其轴压试验的基础上,采用基于试验提出的约束混凝土本构模型,并利用有限元软件ABAQUS进行数值分析,讨论箍筋间距、箍筋强度、箍筋形式及混凝土强度对约束混凝土方柱轴压性能的影响。结果表明,数值模拟的多螺旋复合箍筋约束混凝土轴压方柱的应力-应变曲线与试验曲线拟合较好,验证了本文所提本构模型的适用性及所建有限元模型的合理性;多螺旋复合箍筋明显提高了约束混凝土方柱的强度和延性性能,约束效果好于传统井字形复合箍筋,且五螺旋复合箍筋的约束效果要好于四螺旋复合箍筋。

双面叠合装配式管廊侧墙面外抗震性能试验

为研究采用螺旋箍筋套筒底节点连接的预制双面叠合式管廊侧墙在面外荷载作用下的受力变形性能,对2个采用该节点连接的足尺侧墙试件进行了不同轴压比下低周往复加载试验,并与对应2个现浇试件作对比,初步揭示了螺旋箍筋套筒底节点和竖向轴压比对管廊侧墙面外抗震受力变形性能的影响。试验结果表明:两种试件滞回曲线均较为饱满,具有良好的抗震耗能能力,满足装配式结构抗震变形设计要求;叠合装配试件上部区域剪切变形均高于现浇试件,且裂缝遍布整个墙体高度范围,具有良好的面外变形能力。

螺旋箍筋约束UHPC加固混凝土柱大偏心受压性能试验研究

设计了4根近似1/2足尺UHPC(超高性能混凝土)加固普通混凝土柱和1根未加固普通混凝土对比柱,进行大偏心受压试验研究,旨在研究方形螺旋箍筋约束UHPC加固方法的有效性,主要研究不同螺旋箍筋间距和加固层是否配置螺旋箍筋对普通钢筋混凝土大偏心受压柱受力性能和变形情况的影响。对试验柱的破坏现象、承载力、侧向挠度、钢筋应变以及混凝土压应变等进行分析。试验结果表明,方形螺旋箍筋约束UHPC加固效果显著,该加固法对构件承载力提高幅度较大,并且能有效提高构件延性;提出螺旋箍筋约束UHPC加固法计算基本假定,推导出螺旋箍筋约束UHPC加固柱的大偏心受压正截面承载力计算公式,承载力计算值与试验值误差较小,研究结果可为此类加固方法工程设计计算提供参考。

Nonlinear fi nite element analysis of high-strength concrete columns and experimental verification

This paper describes a nonlinear finite element （FE） analysis of high strength concrete （HSC） columns, and verifies the results through laboratory experiments. First, a cyclically lateral loading test on nine cantilever column specimens of HSC is described and a numerical simulation is presented to verify the adopted FE models. Next, based on the FE model for specimen No.6, numerical simulations for 70 cases, in which different concrete strengths, stirrup ratios and axial load ratios are considered, are presented to explore the effect of these parameters on the behavior of the HSC columns, and to check the rationality of requirements for these columns specified in the China Code for Seismic Design of Buildings （GB 50011- 2001）. In addition, three cases with different stirrup strengths are analyzed to investigate their effect on the behavior of HSC columns. Finally, based on the numerical results some conclusions are presented.

新型多螺旋复合箍筋约束混凝土方柱的轴压性能试验研究

为更有效探讨新型多螺旋复合箍筋约束混凝土方柱的轴压性能,对8根配置多螺旋复合箍筋的混凝土方柱进行了单向轴心受压试验,观察混凝土方柱的破坏过程和破坏形态,探讨了新型多螺旋复合箍筋约束混凝土柱的应力-应变关系曲线,对比分析了箍筋间距、箍筋强度和箍筋形式等因素对混凝土柱强度和延性的影响。结果表明:新型多螺旋复合箍筋可以有效提高钢筋混凝土方柱的强度和延性性能,当箍筋配置合理时,四螺旋复合箍筋柱的峰值强度可提高2倍,五螺旋复合箍筋柱的延性比可达1.98;该类型柱的约束效果要好于传统井字形复合箍筋柱,且五螺旋复合箍筋的约束效果强于四螺旋复合箍筋柱;该类型试件的强度和延性性能会随着箍筋间距的减小而提高,随着箍筋强度的提高而提高,且小间距高强度箍筋约束混凝土试件的应力-应变关系曲线下降段更平缓,变形性能更好;矩形外箍的应力增长要高于螺旋内箍,当试件达到峰值荷载时,普通强度箍筋均屈服,而高强箍筋大部分未屈服,可为试件达到极限破坏状态之前具有良好的延性性能提供一定的安全储备。

内置螺旋箍筋装配式剪力墙抗震性能试验

为研究装配式剪力墙在竖向采用螺旋箍筋约束波纹管浆锚连接,同时增设水平向现浇区域下的抗震性能,本文对两个不同现浇区域内置螺旋箍筋的装配式剪力墙试件,1个全预制内置螺旋箍筋的装配式剪力墙试件以及1个整体现浇式剪力墙试件进行低轴压比下的低周往复荷载试验;通过力学试验获取试件的破坏过程、破坏模式及骨架曲线,对承载力、延性、刚度等力学指标展开参数分析和讨论。结果表明:1)装配式剪力墙的破坏形态均为压剪破坏,水平向现浇区域与预制墙体的协同性能良好;2)内置螺旋箍筋约束波纹管浆锚竖向钢筋可有效提高试件的刚度、耗能以及延性,使得此种构造的装配式剪力墙试件的抗震性能基本上等同整体现浇试件;3)现浇边缘构造区域的装配式剪力墙的抗震性能优于现浇叠合区域,因此建议将现浇区域尽量置于边缘构造处。

掺锂云母渣再生混凝土柱轴压试验研究

在再生粗骨料掺量均为50%情况下,开展了20根掺锂云母渣再生混凝土柱轴压试验,研究锂云母渣取代率、螺旋箍筋间距等因素的影响,揭示了锂云母渣再生混凝土柱的破坏形态和规律。研究表明:掺入锂云母渣有利于提高试件的延性,随着锂云母渣掺量的增加,掺锂云母渣再生混凝土柱的承载力以及弹性模量呈现先增加后下降的趋势。螺旋箍筋间距减小1倍,掺锂云母渣再生混凝土柱的承载力及延性均得到提高。基于中美混凝土结构设计规范以及尹衍梁计算公式和试验值进行了对比,结果表明中国规范计算公式可以较好的适用螺旋箍筋约束掺锂云母渣再生混凝土柱。

长细比对五螺箍圆形钢筋混凝土柱轴心受压性能的影响

为研究长细比对五螺箍圆形钢筋混凝土柱轴心受压性能的影响,本文运用ABAQUS软件建立有限元模型并对其开展了轴心受压的数值模拟,将有限元分析结果与已有文献中的试验结果进行比较以验证模型的合理性。基于经过验证的有限元模型,建立具有初始偏心的不同长径比和直径的构件,对其进行轴心受压有限元分析。结果表明:同一组构件,随着长径比的增大,构件的承载力降低,稳定系数也有所降低,但侧向挠度不断增大,二阶效应的影响也越来越显著;长径比相同时,截面面积的增加能够降低长径比对构件峰值承载力下降程度的影响,构件的稳定系数有所增大。本文根据有限元分析结果,对五螺箍圆形钢筋混凝土柱轴压承载力计算公式进行稳定系数修正并给出稳定系数的取值建议:当五螺箍圆形RC柱的核心区长径比为212时,稳定系数可查表取值,若核心区长径比不为整数,则可采取线性内插法进行取值,也可按稳定系数计算式进行计算。

装配式剪力墙波纹管螺旋箍筋约束浆锚连接施工技术

装配式建筑工程中常用的套筒灌浆钢筋连接方式存在吊装碰撞多、灌浆不密实、造价高等问题,针对这些问题,文章优化当前装配式混凝土结构钢筋连接方式,采用螺旋箍筋约束波纹管浆锚搭接,这种连接方式可实现性能“等同现浇”,在一定范围内的多根钢筋同时进行连接,可同层灌浆,减少临时固定斜撑的用量,成本较低,施工效率高,为类似装配式混凝土结构提供借鉴。

四螺箍约束钢筋混凝土方形柱抗震性能研究

将螺旋箍筋应用于钢筋混凝土方柱,通过合理的横向箍筋配置形式,不仅便利施工,还可有效地减小构件侧向约束不均匀的“拱效应”,提高其承载能力和变形能力,增强其抗震性能。基于此,对新型四螺箍约束钢筋混凝土方柱的抗震性能进行了试验研究与有限元分析。试验结果表明:水平低周反复荷载作用下,四螺箍约束钢筋混凝土方柱主要表现为弯曲破坏,其特征为在构件底部1/3高度以下形成弯曲网状裂缝;与传统单螺旋箍筋约束钢筋混凝土方柱构件相比,体积配箍率较小的四螺箍约束钢筋混凝土方柱仍能表现出更高的承载力、延性和耗能能力;纵筋率对四螺箍约束构件的抗震性能指标影响较大。有限元分析结果表明,随着四螺箍约束构件径宽比的增大,其承载力提高,但变形能力降低,刚度退化现象更为严重。

多螺旋箍筋增强装配式混凝土梁柱节点抗震性能试验研究

和普通复合箍筋相比,多螺旋箍筋对混凝土不仅具有更加优异的约束效果,同时还能节约钢材.提出在装配式混凝土结构中采用多螺旋箍筋进行加强.考虑节点约束强弱、节点位置、施工方式以及箍筋形式的影响,共设计2组足尺混凝土梁柱节点试件.通过低周往复荷载试验,对节点的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、延性以及强度退化等抗震指标展开讨论.结果表明强节点试件在梁端发生弯曲破坏,弱节点试件在节点发生剪切破坏.这些节点试件中,装配式中间节点破坏位移较小,滞回曲线更加饱满,延性系数更高,承载力更好.装配式边节点的破坏位移、延性系数、强度、刚度优于现浇节点.此外,多螺旋箍筋增强装配式梁柱节点承载力试验值均大于理论值,符合国家标准要求,并具备较好的安全冗余.

螺旋箍筋约束高强钢筋浆锚搭接单向拉伸试验研究

设计制作了9组共78个螺旋箍筋约束高强钢筋浆锚搭接试件,通过单向拉拔试验,研究了其破坏机理以及钢筋强度、混凝土强度、钢筋搭接长度、螺旋箍筋形式等因素对搭接性能的影响。结果表明:未配置螺旋箍筋的浆锚搭接试件主要破坏模式为混凝土的锚固失效开裂,且其承载力和强屈比随钢筋搭接长度的增加逐渐增加;配置螺旋箍筋后,钢筋搭接长度大于0.80l_(ab)(l_(ab)为钢筋基本锚固长度)时,试件主要破坏模式为钢筋受拉屈服且其极限承载力较稳定;钢筋搭接长度为0.56l_(ab)时,试件端部混凝土出现开裂,部分试件的极限承载力显著降低。建议实际工程中钢筋直径为16mm时,螺旋箍筋约束高强钢筋浆锚搭接的搭接长度取0.80l_(ab);其他直径钢筋可参考该搭接长度并经过试验验证后应用。

缓粘结预应力混凝土施工关键技术研究

为保证缓粘结预应力混凝土的施工质量,文中分析了缓粘结预应力筋与混凝土相互作用的机理,提出了缓粘结预应力混凝土施工流程。利用BIM技术布筋,得到与设计高度吻合的线性路径;在预应力筋端部和反弯点处增设螺旋箍筋,分散张拉产生的附加压应力;同时对预应力筋下料、铺设、节点安装、预应力筋张拉、封端保护等工序提出了具体的质控措施。

高强螺旋箍筋约束混凝土柱抗震性能试验

为了研究高强螺旋箍筋约束混凝土柱的抗震性能,完成了2个普通箍筋混凝土柱及2个高强螺旋箍筋约束混凝土柱足尺模型的低周反复荷载试验,描述了高强螺旋箍筋约束混凝土柱的破坏过程及破坏形态,分析了高强螺旋箍筋约束混凝土柱的滞回曲线、骨架曲线、延性性能和耗能能力。结果表明:轴压比是影响试件延性性能的主要因素之一;高强螺旋箍筋约束混凝土柱在高轴压比作用下对框架柱延性性能及耗能能力提高的效果非常明显;在轴压比相同的条件下,高强螺旋箍筋约束混凝土柱滞回曲线饱满且无捏缩现象,量纲一的骨架曲线下降段平稳,延性性能较好。

配矩形螺旋箍筋型钢高强混凝土柱抗震性能试验研究

为研究配矩形螺旋箍筋型钢高强混凝土(SRHC)柱的抗震性能,设计12个试件进行低周反复荷载试验,其中1个为配普通箍筋的对比试件,主要考虑剪跨比、轴压比、配箍率和混凝土强度的影响。通过试验揭示配矩形螺旋箍筋SRHC柱的破坏机理,并分析各变化参数对其抗震性能的影响。结果表明:配矩形螺旋箍筋SRHC柱随剪跨比的增大,破坏模式依次表现为剪切斜压破坏、剪切黏结破坏和弯曲破坏;配矩形螺旋箍筋SRHC柱的滞回曲线饱满,耗能能力强;随剪跨比的增大,其受剪承载力降低,耗能能力和延性提高;随轴压比的增加,受剪承载力提高,但延性降低;随配箍率的增加,受剪承载力增大,后期变形能力增强,延性提高。采用配矩形螺旋箍筋的构造措施能有效提高型钢高强混凝土柱的抗震承载力和变形性能,且具有更优的抗倒塌能力,其综合抗震性能指标优于配普通箍筋型钢高强混凝土柱。

新型端板螺栓连接框架节点抗震性能试验研究

提出了一种新型预应力混凝土梁、连续复合螺旋箍筋混凝土柱及端板螺栓连接的装配式节点,该节点的基本构造为:采用高强螺栓通过外伸端板将梁与柱装配在一起,并在梁柱中均采用连续复合螺旋箍筋,另在梁中配置预应力筋与普通钢筋,普通钢筋通过墩头与端板焊接在一起,且在节点核心区处采用钢板箍替代箍筋。该节点传力明确,且避免了核心区钢筋纵横交错的现象。为研究该节点的抗震性能,通过拟静力试验对该节点的滞回曲线、延性、高强螺旋箍筋对混凝土的约束作用等进行了分析。试验结果表明:节点破坏前,梁端出现了明显的塑性铰,节点具有较好的延性及耗能能力,且柱子和核心区的损坏程度较小,密配高强螺旋箍筋的约束作用能有效地提高构件的抗剪承载力和结构的变形能力。

配螺旋箍筋型钢高强砼短柱轴压性能退化研究

为了研究型钢高强混凝土短柱配置矩形螺旋箍筋后的轴压性能退化规律,设计6个试件进行试验,分析混凝土强度、箍筋间距和配箍形式对试件变形性能、耗能能力、刚度和损伤的影响。研究表明:与配普通箍筋试件相比,配螺旋箍筋试件的初始刚度大,损伤退化曲线出现拐点的时刻提前,但过后损伤发展缓慢,延性和耗能能力相差不大;随着混凝土强度的提高,配螺旋箍筋试件的延性和耗能能力逐渐降低,损伤累积加快;随着体积配箍率的增加,配螺旋箍筋试件的延性和耗能能力逐渐提高,初始刚度增大,损伤累积变慢。

高强度螺旋箍筋约束下的高强混凝土圆柱延性分析

目的研究高强度螺旋箍筋约束下的高强混凝土圆柱的延性性能与其影响参数之间的关系.方法利用“截面条带法”,编制了配有高强钢筋的高强混凝土圆柱延性性能的非线性分析程序,对影响其延性的主要参数———轴压比、体积配箍率、箍筋强度、纵筋配筋率等参数的影响规律进行数值分析,揭示该类构件的位移延性系数与其影响参数之间的关系.结果通过大量的数值计算,得到了高强度螺旋箍筋约束下高强混凝土柱的位移延性系数同轴压比、体积配箍率、箍筋强度和纵向钢筋配筋率之间的关系曲线.结论数值计算表明高强混凝土圆柱的延性性能随轴压比的减小、箍筋强度的提高、体积配箍率的加大而增大;部分配置高强度纵向钢筋可明显改善高强混凝土柱的延性;通过对数值计算结果的回归分析并结合试验结果提出了配有高强钢筋的高强混凝土柱的位移延性经验计算公式.

直径10mm和14mm钢筋约束搭接连接力学性能试验研究

螺旋箍筋约束搭接连接在钢筋外围配置螺旋箍筋并灌浆,以约束搭接区域横向变形,从而提高搭接连接性能。目前,常用的灌浆材料为80MPa高强灌浆料,具有强度高、性能可靠等特点;但成本较高、对施工速度要求高。针对这一问题,本文拟通过12个试件的单向拉伸试验,开展搭接区采用C30细石混凝土浇筑的螺旋箍筋约束搭接连接受力性能试验研究;其中搭接钢筋直径分别为10mm和14mm,规格分别为HRB400和HRB500,搭接长度均为1.0la。试验结果表明:所有试件钢筋屈服前混凝土表面均未开裂;破坏时采用HRB400级和HRB500级直径10mm钢筋试件中钢筋被拉断,采用HRB400级和HRB500级直径14mm钢筋试件中混凝土出现劈裂裂缝且钢筋均已屈服。综上可见,采用C30细石混凝土浇筑的螺旋箍筋约束搭接连接用于小直径钢筋连接时钢筋搭接长度取1.0la可以满足受力要求,用于大直径钢筋连接时建议采用1.2la;此种连接构造可用于HRB500级高强钢筋的连接。

局部外包钢管栓杆式高强箍筋约束混凝土柱与柱连接试验研究与有限元分析

通过对2根足尺高强连续螺旋箍筋的装配整体式和高强连续螺旋箍筋的现浇柱试件进行水平低周反复加载试验,研究了局部外包钢管栓杆式连接柱的力学特性和破坏模式,对比分析装配整体柱与现浇柱的延性和耗能能力,验证此种连接的装配柱和现浇柱具有同样的抗震性能。对新型连接装配整体柱进行有限元分析,研究外包钢管壁的厚度,长度以及柱的轴压比对装配整体柱的承载能力的影响。