高强钢绞线网/ECC加固RC柱小偏心受压性能研究

为研究高强钢绞线网/ECC(HSME)加固钢筋混凝土(RC)小偏心受压柱的正截面受力性能,对HSME加固RC柱、ECC加固RC柱和未加固RC柱进行了小偏心受压性能试验.结果表明:采用HSME加固后RC柱的整体性能得到显著提升,当采用相同的相对初始偏心距时,与未加固RC柱相比,HSME加固RC柱的开裂荷载、峰值荷载和延性分别提高了100.0%~113.3%、99.8%~108.0%、75.9%~77.8%;相同荷载下,HSME加固RC柱的ECC应变和纵筋压应变均小于ECC加固RC柱,HSME的加固效果更优;HSME加固层为核心混凝土提供了有效约束,改善了RC柱的损伤分布和破坏模式,显著提高了RC柱的承载力和延性;整个受压过程中,HSME加固层与RC柱混凝土协调变形,共同工作性能良好.

高强钢绞线网增强ECC加固无损RC梁截面刚度计算

高强钢绞线网增强ECC(Engineered Cementitious Composites)是一种新型高性能复合材料,具有优异的延性、韧性及裂缝控制能力。为了进一步将该复合材料用于混凝土结构加固,以显著提高加固后结构的整体性能,进行该复合材料加固无损钢筋混凝土(Reinforced Concrete,RC)梁的抗弯刚度的试验和理论研究。考虑纵向高强钢绞线配筋率、工程用水泥基复合材料(Engineered Cementitious Composites,ECC)配方及高强钢绞线直径的影响,设计制作6根高强钢绞线网增强ECC加固无损RC梁和1根未加固的对比RC梁,进行受弯性能试验,并采用刚度比法对加固梁的受弯刚度进行分析。研究结果表明:采用高强钢绞线网增强ECC加固无损RC梁,可显著提升RC梁的受弯刚度、承载能力、控裂及变形能力,加固梁的受弯刚度随着纵向高强钢绞线配筋率或ECC弹性模量的增大而提高,纵向钢绞线配筋率接近的情况下,改变钢绞线公称直径,对加固梁的受弯刚度的影响不大。基于试验结果分析,采用相关力学理论和混凝土结构基本原理,推导建立了高强钢绞线网增强ECC加固无损RC梁的受弯刚度计算公式,该公式计算结果与试验结果吻合较好。

高强钢绞线网增强ECC抗弯加固无损RC梁试验

为研究高强钢绞线网增强工程水泥基复合材料(Engineered cementitious composites,ECC)加固钢筋混凝土(Reinforced concrete,RC)梁的受弯性能,考虑钢绞线直径、纵向钢绞线配筋率、ECC配方及端部锚固4个影响因素,对7个加固无损RC梁试件进行受弯试验。结果表明,在采用合理加固层端部锚固措施的情况下,通过高强钢绞线网增强ECC抗弯加固RC梁可显著提升其受弯承载力、延性、抗裂性,有效约束原RC梁的裂缝发展并减小裂缝宽度;纵向高强钢绞线配筋率的增大会提高加固梁的受弯开裂荷载、承载力、控裂能力、刚度,但试件配置过量的纵向高强钢绞线会降低加固梁的延性、韧性;在纵向高强钢绞线配筋率接近的情况下,采用直径较大的高强钢绞线,会在一定程度上降低加固梁的延性、韧性、控裂能力;加固梁的受弯开裂荷载、承载力、刚度随着ECC的弹性模量及抗拉强度的提高而增大;加固梁的控裂能力、延性、韧性随ECC极限拉应变提高而增大。

高强钢绞线网增强ECC加固无损RC梁受弯承载力研究

高强钢绞线网增强工程用水泥基复合材料(ECC)是一种高性能复合材料,可以将其用于钢筋混凝土(RC)梁抗弯加固。为研究ECC配合比、纵向钢绞线配筋率和公称直径等因素对加固梁受弯性能的影响,进行了该复合材料加固无损RC梁受弯性能试验。结果表明:高强钢绞线网增强ECC抗弯加固方法可大幅提升RC梁受弯开裂荷载、承载力、刚度及延性,并显著降低裂缝宽度;随着纵向钢绞线配筋率、ECC弹性模量和抗拉强度提高,加固梁的开裂荷载、承载力、刚度均增大;增大ECC极限拉应变可提高加固梁延性,但采用公称直径较大的钢绞线或钢绞线配筋率过大会降低加固梁延性。基于试验结果和相关力学理论,提出了高强钢绞线网增强ECC加固无损RC梁受弯承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合良好。

高强钢绞线网/ECC加固RC梁二次受力试验

高强钢绞线网/工程水泥基复合材料(Engineered cementitious composites,ECC)作为新型高性能复合材料,充分利用了高强钢绞线网及ECC优良的力学性能,具有超高延性、韧性、优异的裂缝控制能力及强度高等优点。为探究二次受力对该新型复合材料加固钢筋混凝土(Reinforced concrete,RC)梁受弯性能的影响,本文考虑是否持载加固、原梁损伤程度、纵向高强钢绞线配筋率的影响,进行了高强钢绞线网/ECC加固RC梁受弯试验,分析了二次受力对加固梁受弯性能的影响机制,探明了各影响因素对持载加固RC梁受弯性能的影响规律。结果表明:采用高强钢绞线网/ECC持载加固RC梁,使原梁承载力、刚度、延性、韧性分别提升了38%~65%、20%~81%、0%~18%、33%~116%,且能很好约束RC梁裂缝而减小裂缝宽度;相比于卸载加固梁,持载加固梁的加固层由于存在明显应变滞后,对原梁混凝土裂缝约束效果变差,其受弯承载力、刚度、韧性有所降低,但其延性有所提高;持载加固梁的受弯承载力、刚度、延性、韧性随原梁损伤程度增加而降低,而随钢绞线配筋率的适当提高而增大。

钢绞线网-ECC加固RC柱小偏心受压承载力研究

为解决小偏压钢筋混凝土(RC)柱的脆性破坏问题,将钢绞线网-工程水泥基复合材料(ECC)应用于RC柱加固,进行了该复合材料加固RC柱小偏心受压性能试验和理论研究,分析了加固方法、偏心距和纵向钢绞线配筋率等对加固RC柱小偏心受压性能的影响。结果表明:钢绞线网-ECC复合材料加固层可对受压区核心混凝土提供有效的约束,加固后RC柱的开裂荷载、峰值荷载及位移延性系数分别提高了100.0%~113.3%、99.8%~108.0%及75.9%~77.8%;相比仅ECC加固,钢绞线网-ECC复合材料加固效果更优;随着偏心距的增大,加固RC柱的开裂荷载和峰值荷载均降低,但其延性提高,而纵向钢绞线配筋率对其影响相对较小。在试验研究基础上,提出了钢绞线网-ECC复合材料加固RC小偏压柱的承载力计算式,计算结果与试验结果吻合良好,计算值与试验值的比值约为0.94。

高强不锈钢绞线网增强工程水泥基复合材料弯曲性能试验

为了研究高强不锈钢绞线网增强工程水泥基复合材料(Engineered cementitious composites,ECC)的受弯性能,考虑纵向高强不锈钢绞线配筋率、ECC抗压和抗拉强度等影响因素,对设计的8个高强不锈钢绞线网增强ECC试件进行四点弯曲试验。结果表明,随着纵向高强不锈钢绞线配筋率增大,其开裂荷载基本不变,峰值荷载明显增大,但峰值位移减小,即延性降低;纵向高强不锈钢绞线配筋率小于0.48%比较合理。随着ECC强度提高,高强不锈钢绞线网增强ECC受弯试件开裂和峰值荷载均增大。ECC开裂后,受拉区的钢绞线和ECC共同受拉,施加荷载达到峰值荷载的80%时,底部最大裂缝宽度仅0.08 mm;达到峰值荷载时,最大裂缝宽度不超过0.55 mm;受压区ECC的压应变达到0.01;ECC完全压碎时,跨中最大挠度达到跨度的1/15。说明本文研究的高强不锈钢绞线网增强ECC具有良好的抗裂性能和延性性能。