混凝土准一维应变压缩特性实验研究

针对混凝土大变形压缩条件下的力学特性,设计了混凝土被动围压准一维应变压缩实验装置,研究了混凝土中骨料尺寸、添加剂以及抗压强度等对混凝土大变形特性的影响.从宏观的角度定性讨论了骨料粒径、强度等对混凝土大变形影响的原因.通过对实验数据回归分析,给出了大变形条件下C30混凝土的应力应变关系式.

考虑柱脚纵筋滑移的平面框架拟静力试验数值模拟

目前对于钢筋混凝土框架的数值模拟大多没有考虑柱子底部纵筋的滑移。基于OpenSEES平台对一榀三层三跨的带有翼缘板的混凝土框架多点位移控制的低周反复加载试验进行模拟。通过在柱纤维单元下串联一个零长度截面单元来模拟底层柱脚的应变渗透现象,用bond-slip材料定义柱底纵筋的粘结滑移关系。数值模拟结果表明:考虑柱底纵筋滑移模型较不考虑柱底纵筋滑移模型与实验结果吻合更好,但是后期模拟值略小于实验值。因此,柱底纵筋应力滑移模型仍需进一步试验研究和验证。

高延性FRP加固RC矩形柱抗震性能

为了研究地震作用下高延性纤维增强复合材料(large-rupture-strain fiber reinforced polymer,LRS FRP)加固非延性钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)方柱的抗震性能,对7个FRP加固RC方柱进行了拟静力试验。试验试件包括1根对比柱,1根碳纤维(carbon FRP,CFRP)加固柱和5根高延性(LRS)FRP加固柱。通过分析不同试件的破坏形态、抗震性能参数、FRP应变,研究了FRP种类和加固层数对其破坏形态和抗震性能的影响。试验结果表明:在轴压荷载与水平往复荷载作用下,未加固柱的破坏形式为塑性铰区混凝土保护层发生剥落并被压碎,纵筋发生严重屈曲,而FRP加固柱均未产生混凝土的剥落,FRP布也未断裂,表明FRP加固改变了非延性柱的破坏形态;与未加固柱相比,FRP加固显著提高了RC柱的延性和耗能能力,但对其最大水平承载力的提高程度较小;FRP加固减小了纵筋和箍筋的应变,抑制了纵筋屈曲现象;相比于CFRP加固柱,LRS FRP的高延性优势在试验中并不明显,主要原因是本论文墩柱的轴压比较小和长细比较大,塑性铰区FRP约束混凝土的受压区面积较小。基于在OpenSees软件平台中二次开发的高延性FRP约束混凝土应力应变模型对试验结果进行模拟,模拟曲线与试验曲线较为吻合,验证了该模型在FRP加固墩柱抗震分析中的准确性和可靠性。

准静态一维应变实验装置的设计与验证研究

准一维应变状态测试技术对混凝土等脆性材料的力学性能研究具有重要意义,而目前准一维应变实验装置设计单一、互换性较差,所以无法实现普及。针对上述情况,本文在套管围压装置的基础上进行叠加式设计与组合式分离设计,旨在建立一套结构简单、适用性广的准静态被动围压装置。基于数值模拟方法,本文对混凝土试样在一维应变状态与套管围压作用下的力学特性进行研究,从而分析混凝土试样在套管装置下能达到一维应变状态的程度;同时,对叠加式套管与整体式套管的性能进行比较,发现叠加式套管理论上能在准一维应变实验中很好地代替整体式套管。组合式分离设计的有效性最终通过相关实验得到验证。