高温下钢筋混凝土受力性能的试验研究

本文介绍钢筋混凝土材料及其构件和结构在高温（火灾）下受力性能的试验研究概况。给出的主要研究成果和重要现象有：标准的火灾升温－时间曲线；构件截面上的温度分布；高温下混凝土和钢材（筋）的强度和变形性能的劣化规律；混凝土的温度－应力耦合本构关系；受弯构件、轴心和偏心受压构件在四面受火和三面受火情况的主要性能，包括破坏特征、极限承载力和耐火极限、变形、荷载－温度途径的影响以及各种影响因素的分析等；连续梁和框架等超静定结构的高温性能，包括破坏特征和机构、塑性铰的特点、内力重分布过程以及极限承载力和耐火极限等。

型钢混凝土梁受力性能试验研究

为了研究型钢混凝土梁的受力性能,对8根内含H型钢的型钢混凝土梁进行了试验和研究,结果表明:型钢混凝土梁的开裂弯矩与粘结力、箍筋、剪力连接件无关;型钢混凝土梁具有较好的延性;当配箍较少时,型钢混凝土梁会发生斜截面受剪破坏;粘结力对梁的承载力和刚度有显著影响;型钢和混凝土之间的滑移一般在加载后期出现,在接近极限荷载时迅速增加,剪力连接件对滑移无影响。

高温下钢筋砼框架力学性能的数值模拟

运用虚功原理,推导建立了高温下钢筋混凝土的梁单元模型,编制了钢筋混凝土结构高温反应的全过程分析程序,考虑了高温下结构的几何非线性效应,程序的有效性得到了其他学者试验结果的验证.利用该程序对某轴力作用下的钢筋混凝土梁进行了高温反应分析,研究结果表明:(1)进行高温下结构反应的全过程分析时,有必要考虑几何非线性的影响;(2)轴力不变时,随着梁所承担的竖向荷载的增加,梁的跨中挠度逐渐增大,同时,随着竖向荷载的增加,几何非线性效应对梁跨中挠度的影响程度差别不明显;(3)竖向荷载不变时,随着梁所承担的轴力的增加,几何非线性效应使梁的跨中挠度逐渐增大;(4)是否考虑几何非线性对梁的耐火极限计算结果影响较大.

蜂窝组合梁-复合螺旋箍混凝土柱节点试验

为推广组合梁-复合螺旋箍混凝土柱结构体系,提出了一种梁贯通式的蜂窝组合梁-复合螺旋箍混凝土柱节点,节点核芯区采用双U形箍筋贯穿梁腹板,并在梁上下翼缘位置设置柱短钢板箍.对两个1/2缩尺的蜂窝组合梁-复合螺旋箍混凝土柱节点试件和一个模拟节点核芯区试件进行了低周反复荷载试验.试验结果表明扩张比为1.2的试件在非洞口处出现了钢梁的弯曲破坏,扩张比为1.3的试件同时在洞口和非洞口处同时出现了钢梁的弯曲破坏.提出了节点抗剪承载力计算公式,节点试件试验值与计算值吻合.两个节点试件的荷载位移曲线呈理想的梭形,且延性系数分别为4.55和4.30,等效粘滞阻尼系数分别为0.46和0.38,说明节点有良好的抗震性能.

高温条件下钢纤维混凝土动态抗压性能试验研究

应用分离式霍普金森压杆和电阻式高温加热炉对不同纤维掺量(1%,2%)的钢纤维混凝土试件进行了不同温度条件下(20℃,200℃,400℃,600℃,800℃)的动态压缩试验,获得了不同温度条件下该种材料的动态应力-应变曲线,得到了相应的动态抗压强度和峰值应变。试验结果表明,钢纤维混凝土具有明显的应变率强化效应和温度损伤效应。在各试验温度下,钢纤维混凝土的动态抗压强度随着应变率的增大而提高;同一加载速率下,钢纤维混凝土的动态抗压强度随着试验温度的升高大幅度降低;相比于普通混凝土,钢纤维混凝土的抗冲击性能显著提高。

三面受火足尺钢筋混凝土轴压柱的力学性能试验研究

通过对6根足尺钢筋混凝土柱在三面受火下的试验,总结了轴心受压柱在高温下的温度场分布、试验现象、变形规律和高温后的剩余承载力。试验表明,高温下不均匀受火的钢筋混凝土轴压柱的变形规律和常温下明显不同,柱在高温下的力学性能和高温后的剩余承载力与受火时间、初始荷载水平和截面尺寸等影响因素有关,并对相关影响因素进行了对比分析,总结出了各因素的影响规律。

梁侧锚固钢板加固高温后混凝土梁的试验研究

为研究梁侧锚固钢板加固高温后受损混凝土梁的受力性能,设计12个混凝土梁试件,预先按照ISO834国际标准升温曲线对其中的11根混凝梁进行受火试验,然后采用梁侧锚固钢板加固高温后受损梁,并对其进行静力试验。分析了梁侧加固钢板的厚度与高度、螺栓间距与增设角钢等因素对加固梁承载力、延性及刚度的影响。试验结果表明:高温后受损梁采用梁侧锚固钢板加固后,极限荷载和刚度均得到显著提高;原混凝土试件整体的受弯与受剪性能均得到改善;加固效果随钢板高度的增大而增大,随螺栓间距的增大而减小。梁侧钢板在应力较大处可能发生局部屈曲,在BSP加固设计中,应通过有效措施来限制梁侧钢板的局部屈曲。

超低温下钢筋混凝土梁受弯承载力研究

采用自行开发的低温夹具,对6根钢筋混凝土梁在-180℃~20℃温度下进行了单调静力加载试验。通过试验,研究了低温下钢筋混凝土梁的破坏模式和破坏机理,分析了温度对梁受弯性能的影响。结果表明,钢筋混凝土梁的承载力随温度的降低而增大,和室温相比,温度在-40℃、-80℃、-120℃、-160℃、-180℃时,开裂荷载分别提高23.2%、66.0%、77.3%、112.4%和187.6%;屈服荷载分别提高39.4%、52.1%、124.6%、147.5%和205.6%;极限承载力分别提高26.5%、39.4%、91.5%、112.3%和160.6%。根据超低温材料性能及钢筋混凝土梁受弯性能的试验结果,给出了超低温下梁截面受弯承载力的计算公式。

配筋UHPC矩形梁抗扭承载性能试验与计算方法

针对配筋超高性能混凝土(UHPC)构件的抗扭性能研究严重不足的状况,进行10个不同配筋率UHPC矩形梁的纯扭试验。研究参数主要包括钢纤维掺量、纵筋配筋率和箍筋配筋率。观察或测试试件的扭转破坏过程及形态,获得裂缝开展及分布情况、失效模式、扭矩-扭率曲线、扭矩-UHPC应变曲线、扭矩-钢筋应变曲线、开裂扭矩及极限扭矩等数据,分析不同参数对其扭转性能的影响规律及其主要机理。研究结果表明:扭矩不大于无筋UHPC试件极限扭矩时,配筋构件抗扭刚度小于无筋构件;配筋及无筋试件的纯扭破坏均表现为多条主裂缝贯通,且裂缝呈空间螺旋状分布;无配筋试件形成少量斜裂缝,极限扭率较小,破坏过程迅速;配筋试件形成细且密的斜裂缝、极限扭率较大、延性更好;根据实测的极限扭矩扭率增幅情况,以及纵、箍筋屈服情况,受扭的UHPC配筋试件可分为少筋Ⅰ类构件(含无筋构件)、少筋Ⅱ类构件、适筋构件、部分超筋构件、超筋构件;钢纤维改善了UHPC抗拉特征,使得主裂缝开裂角度(裂缝与试件轴线的夹角)增加;钢纤维掺量由2.5%增加到3.5%,试件开裂扭矩和极限扭矩分别提高了23.2%和20.9%。在试验的基础上,根据扭转试件即将开裂时实测的拉压应力状态以及二维应力状态下的强度准则,得到UHPC构件开裂扭矩系数值;最后,根据试验结果得到了UHPC极限扭矩计算公式的截面抗扭系数。