功能可恢复SFCB-ECC-混凝土桥墩抗震性能

为实现高耐久功能可恢复结构,设计了钢-FRP复合筋(steel-FRP composite bar,SFCB)替代钢筋,塑性铰区使用高延性水泥基复合材料(engineered cementitious composites,ECC)替代混凝土的新型组合柱。在0.13轴压比下,对SFCB-ECC-混凝土组合柱进行低周往复荷载试验研究。评估了SFCB中FRP体积分数(0%,43.6%,100%)和塑性铰区基体类型(ECC,混凝土)对组合柱抗震性能和可恢复性的影响。之后通过OpenSees进行了轴压比、SFCB配筋率和ECC强度的参数分析。结果表明:SFCB可使试件获得稳定的二次刚度,在2%位移角前,试件无需修复即可快速恢复原有功能;组合柱残余变形随SFCB中FRP体积分数增加而减少,但其初始刚度和峰值承载力也相应降低;在塑性铰区使用ECC可进一步减少残余位移,同时显著提高峰值承载力和延性;参数分析显示增大轴压比将提高SFCB-ECC-混凝土组合柱承载力,但会降低延性;随SFCB配筋率和ECC强度提高,组合柱承载力也相应增大;在实际工程中可合理设计SFCB和ECC材料特性以满足特定结构刚度、强度和可修复性的要求。

纵向钢筋C型卡槽连接单向拉伸力学性能

为提高装配式纵向钢筋连接的施工效率,提出了C型卡槽连接方式,制作9个连接件并进行单向拉伸试验,观察其破坏形态,研究试件荷载-位移曲线、应变发展过程,分析不同锚固板直径对连接件连接性能的影响;基于混凝土局部受压计算公式,推导出C型卡槽连接钢筋的承载力计算公式,并给出不同锚固板直径与带锚固板钢筋直径的适配表。结果表明:锚固板直径为43 mm和48 mm的连接件发生带锚固板钢筋拉断破坏,荷载-位移曲线与单根钢筋拉伸的荷载-位移曲线相似,均能满足JGJ 107—2016和ACI 318对接头的强度要求;锚固板直径为38 mm的连接件是依据JGJ 256—2011选取锚固板直径,试验过程中发生带锚固板钢筋拔出破坏,证明按照规程取值,锚固板直径偏小,无法满足连接要求;锚固板直径为38 mm的连接件其荷载-位移曲线呈现波浪形,承载力虽小于前两者,但仍具有较好的延性和较高的残余承载力;所有连接件的C型卡槽在整个受力过程中应变值较小,始终处于弹性阶段,C型卡槽环向应变表现为压应变,C型卡槽连接钢筋承载力的理论计算结果与试验结果相符。

装配式建筑用预制构件碳排放研究

基于碳排放系数法,建立了装配式建筑用预制构件碳排放核算方法,研究了单位预制实心墙板、柱、梁、楼梯、叠合楼板、女儿墙、凸窗、空调板等预制构件从生产到运输过程的碳排放情况。结果表明:预制构件碳排放在528~1008 kgCO_(2)/m^(3);梁、柱碳排放高于其他预制构件,为685~1008 kgCO_(2)/m^(3);各环节的碳排放从大到小依次为原材料隐含碳排放C_(Y)>原材料运输碳排放C_(T)>能耗碳排放C_(S);钢筋和水泥在原材料隐含碳排放中占比较大。

不同性能水平下600 MPa级高强钢筋混凝土柱位移角限值研究

基于性能抗震设计思想的600 MPa级高强钢筋混凝土柱位移角限值研究,对于推广高强钢筋混凝土柱的应用至关重要。通过17根HTRB630高强钢筋混凝土柱试件和3根HRB400钢筋混凝土柱试件的拟静力试验研究了其抗震性能。与HRB400钢筋混凝土柱相比,HTRB630高强钢筋混凝土柱的滞回曲线的形状没有发生明显改变,试件具有较好的承载能力和延性。将基于Kunnath损伤模型计算的损伤指数与试验中测量的损伤指数范围进行了比较,结果表明,Kunnath损伤模型可以准确计算HTRB630高强钢筋混凝土柱的损伤指标。根据HTRB630高强钢筋混凝土柱的破坏特点,以屈服点、峰值点和极限点作为高强钢筋混凝土柱的性能水平控制点。基于性能抗震设计的思想,将600 MPa级高强钢筋混凝土柱的性能水平划分为5个性能水平,即正常使用、暂时使用、修复后使用、生命安全和接近倒塌性能水平。结合参考文献中600 MPa级高强钢筋混凝土柱的试验数据,对65个600 MPa级高强钢筋混凝土柱各特征点的位移角进行了相对频率统计分析,得到了600 MPa级高强钢筋混凝土柱在暂时使用、修复后使用和接近倒塌3个性能水平下具有超过90%安全保证率的位移角限值分别为1/150、1/80和1/60。

带锚板预应力螺纹钢筋抗拔性能试验研究

目的为了探讨直径25 mm、强度等级PSB1080的带锚板预应力螺纹钢筋在有效锚固长150,200,250 mm的钢筋混凝土厚板或基础中拔出时的锚固性能,方法以有效锚固长度、套管有无、锚板宽度和构造钢筋数量为试验参数,对7个试件进行抗拔性能试验研究。研究试件的破坏特征,分析荷载-位移曲线、极限抗拔承载力、试件开裂荷载和荷载-应变曲线。结果结果表明:试件抗拔承载力随着锚固长度的增加而增加,当有效锚固长度为250 mm时,预应力螺纹钢筋均能达到屈服;混凝土开裂荷载随着有效锚固长度、锚板宽度和套管的增设而增加,构造钢筋数量对面层混凝土开裂荷载的影响并不明显;采用套管试件的面层混凝土开裂荷载比未采用套管试件提高了2.66倍;根据荷载-位移曲线可知,在锚板上增设构造钢筋可以防止带锚板预应力螺纹钢筋拔出时承载力急剧下降;基于试验结果和相关文献结果,对比锚固区混凝土锥体破坏试件的试验值与计算值可知,Nilforoush建议式和日本JSCE规范式9.2.11分别比试验值低19%和10%。结论增设套管可以有效提高开裂荷载;使用日本JSCE规范式9.2.11计算抗拔承载力更接近试验值。

装配整体式混凝土结构钢筋套筒连接技术探讨

装配式建筑代表了我国建筑工业化发展的方向,钢筋连接是装配式混凝土结构安装过程中的一个重要环节,其连接质量直接影响到结构的性能。针对装配整体式混凝土结构钢筋连接技术的发展现状,阐述了钢筋套筒灌浆连接技术和钢筋浆锚搭接连接技术的优缺点及适用性,并针对钢筋套筒灌浆连接技术存在的问题,从灌浆料、钢筋连接强度及灌浆质量等方面分析原因,提出解决办法,以期为装配整体式混凝土结构钢筋连接施工提供理论参考。

HRB635级高强钢筋与C70高强混凝土黏结锚固性能试验研究

目的 研究HRB635级高强钢筋与C70高强混凝土之间黏结锚固性能,为工程应用提供参考。方法 设计制作了5组45个直锚试件进行拉拔试验,分析了锚固长度、配箍率、混凝土保护层厚度等因素对锚固性能的影响。结果 试件极限承载力随配箍率和锚固长度的增加而增加,但当箍筋率ρsv大于1.26%,锚固长度la大于15d后,配箍率和锚固长度的增加不再对试件极限承载力产生明显的影响;对于未配置箍筋的试件,当试件保护层厚度从2d增加到3d时,试件极限承载力随着保护层厚度的增加而增加,但当保护层厚度大于3d后,保护层厚度的增加对试件极限承载力基本没有影响。结论 在进行HRB635级高强钢筋和C70高强混凝土试件设计时,锚固长度可按《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)中相关公式进行计算,且具有足够的安全储备。

阴极防护下钢筋在模拟混凝土孔隙液中锈蚀的临界氯离子浓度

通过电位和电流变化和表面观测,并结合电化学阻抗谱,研究了恒电位和恒电流阴极防护下钢筋在模拟混凝土孔隙液(饱和氢氧化钙溶液)中发生锈蚀的临界氯离子浓度。结果表明:在10 mA/m^(2)电流密度阴极防护下,导致钢筋发生腐蚀的临界氯离子浓度为0.03 mol/L,这与无阴极防护状态下相同。当阴极防护电流足够大(大于10 mA/m^(2))时,钢筋在模拟孔隙液中未发生腐蚀,不存在临界氯离子浓度;在恒电位阴极防护欠防护状态下,随着保护电位的正移,钢筋发生腐蚀的临界氯离子浓度逐渐增大;当氯离子添加浓度超过临界氯离子浓度时,钢筋会发生溶解,这是由于钢筋局部腐蚀导致电位负于保护电位;基于结构物安全考虑,在模拟孔隙液中钢筋的阴极防护宜采用恒电流控制。

新型全域屈服固接耗能钢棒阻尼器数值模拟及分析

为改善现有金属阻尼器受力不均、延展性小、震后难以更换等问题,提出一种新型全域屈服耗能钢棒阻尼器,用于提高建筑结构的抗震性能。阻尼器采用耗能钢棒作为耗能元件,耗能钢棒经过截面设计后能实现全截面同时屈服,且方便震后更换。通过有限元数值模拟表明全域屈服耗能钢棒阻尼器滞回曲线饱满,耗能能力强,验证了全域耗能钢棒阻尼器设计合理性,可有效提升钢棒的耗能能力和延性性能,最后探究了钢棒半径、数量、长度对阻尼器力学性能的影响。分析结果表明:耗能钢棒能实现全截面屈服,滞回曲线饱满,性能稳定优越。耗能钢棒半径、长度、数量对阻尼器性能影响显著。阻尼器的耗能性能与钢棒半径、数量成正比,与钢棒长度成反比。

场地地震动特征周期对高层建筑结构工程材料用量和破坏状态影响的研究

建立了2个典型高层建筑结构(剪力墙结构和框架剪力墙)的分析模型,在层间位移角满足规范规定限值的前提下,研究了混凝土用量和钢筋用量随着抗震设计地震动特征周期改变的变化规律;另外,保持两个结构模型不变,通过改变设计地震动特征周期的取值,分析了不同特征周期下两个结构模型的层间位移角最大值,给出了特征周期取值不同时两个结构模型的破坏状态。研究结果表明:层间位移角满足规范要求时,随着特征周期的变大,剪力墙结构和框架剪力墙结构中混凝土和钢筋的用量在增大,特征周期越大,混凝土和钢筋用量增量越大;特征周期增值相同时,框架剪力墙结构中混凝土用量增量和钢筋用量增量要小于剪力墙结构中的混凝土用量和钢筋用量;结构模型保持不变,特征周期变大时会影响结构的破坏状态,但基本都处于轻微破坏状态下,除了剪力墙结构在T_(g)=0.9 s时达到了中等破坏的状态。

长材轧机热轧钢筋类产品生产概述

结合国家标准对长材轧机热轧钢筋类产品的生产工艺、产品特点等进行解读,并介绍高强螺纹钢筋的几种生产工艺。可供工程技术人员、产品用户等理解各类热轧钢筋的生产工艺、产品特点等。

后植筋组合梁锚固法静载荷试验技术研究

以山西首例素混凝土桩后植筋组合梁锚固法静载荷试验为背景,介绍了后植筋组合梁锚固法静载荷试验基本原理、检测工序等,着重阐述了其计算方法和技术要点。对检测方案的设计计算、控制因素和检测结果进行了分析总结,为今后该方法在本地区的应用提供参考,同时也为该检测方法在本地区的推广提供依据。

多级耗能后张预应力筋预制节段墩的抗震性能分析

为提升节段墩的抗震性能,采用多级耗能方法实现多节段共同参与耗能.将耗能钢筋从节段墩底部向上依次穿过多个接缝,从而实现多级耗能.通过数值模拟,研究多级耗能节段墩体系的耗能能力,并针对三级耗能节段墩体系的轴压比和耗能钢筋配筋率进行参数分析.结果表明,多级耗能节段墩体系可以提高节段墩的耗能能力,而每一级别耗能体系存在耗能上限,且随多级耗能体系级别的提升而增加.在不同级别耗能体系中,耗能钢筋配筋率存在不同的临界值,一级耗能体系的耗能钢筋配筋率临界值为0.23%,二级耗能体系为1.31%.为获得较强的耗能能力,建议将耗能钢筋配筋率取值为1.31%,轴压比取值为0.1.

PBL抗剪传力钢筋连接接头受拉力学性能试验

装配式混凝土构件间钢筋的连接是其适用性和经济性的关键环节,针对国内工程常用的灌浆套筒和约束浆锚钢筋连接技术存在施工难度大、效率低、质量不易检验等问题,本文提出了PBL-穿孔钢筋连接接头、PBL-穿孔钢管连接接头和PBL-U形钢筋连接接头3种钢筋连接接头,实现预制混凝土单元间钢筋应力的传递,具有施工简便、质量易保证、成本低等优势。对这3种钢筋接头进行了6组参数共18个钢筋接头试件的拉伸性能试验,研究了新型接头试件的破坏模式、承载力和变形能力等,得到各参数对新型接头拉伸强度的影响规律,并对不同接头的受拉力学性能进行对比分析。研究结果表明:3种钢筋连接接头能够实现钢筋应力的有效传递,验证了新型钢筋连接接头的可行性。

薄壁钢板局部屈曲关键问题研究进展

钢结构以及钢-混凝土组合结构由于其强度高、耗能能力好、施工方便等优异性能,被广泛应用于工程结构中。然而,随着高强度钢材的应用,薄壁钢板呈现薄壁化、宽厚比随着构件截面尺寸的增大而不断增大的趋势,由于工程结构及荷载的复杂性等因素,钢板过早发生局部屈曲的风险不断加大,薄壁钢板的局部屈曲问题凸显,亟待开展系统性深入研究。对薄壁钢板局部屈曲研究的进展进行了概述,分析总结了现有试验研究和理论研究方面存在的局限性,详细介绍了笔者团队近年来聚焦于薄壁钢板局部屈曲关键问题开展的一系列研究工作及成果。

地铁车站顶层高强钢筋节点抗震性能试验研究

研究目的:地铁车站顶板上方由于铺设管线需要,要求覆土较厚,造成顶板荷载较大,导致顶梁截面增大;由于城市路面宽度限制,需减小柱截面,以节约地下使用空间,形成“强梁弱柱”的结构形式,对结构抗震带来不利影响。为提高地铁车站顶节点抗震性能,本文以某地铁车站梁柱节点为研究对象,制作缩小尺寸(缩尺)模型试件,开展低周往复试验,研究柱中配置高强钢筋对顶节点破坏形态、承载能力、耗能能力等抗震性能指标的影响。研究结论:(1)柱中配置高强钢筋和普通钢筋的节点,均为强梁弱柱式的破坏形态,但配置高强纵筋能够减轻顶层梁节点处柱的破坏程度;(2)在柱中配置高强纵筋能够明显提升顶层梁柱节点的承载和变形能力,延缓刚度退化速率,提高耗能能力,从而改善节点抗震性能;(3)本研究成果可为以地铁为代表的复杂地下结构梁柱节点的设计优化提供一定的理论参考。

氯氧镁水泥混凝土中涂层钢筋的锈蚀劣化模型研究

为了推进钢筋氯氧镁水泥混凝土(magnesium oxychloride cement reinforced concrete,MOCRC)在西部地区的深度应用,设计模拟西部地区盐渍土环境、气候环境的室内加速破坏试验,研究涂层在多因素破坏试验环境下对钢筋的保护效果。利用电化学工作站测试试件的极化曲线和腐蚀电流密度,选用腐蚀电流密度作为Wiener随机退化过程的退化指标,建立随机退化过程的可靠度函数预测模型。结果表明:涂层在多因素试验环境下对钢筋的保护效果弱于纯浸泡试验环境下对钢筋的保护效果;通过可靠度函数寿命预测模型能够确定,MOCRC在不同浓度2%、4%、6%、8%氯化钠盐溶液室内多因素加速破坏试验环境下达到中等腐蚀破坏的时间分别为4000、3500、1400、400d。

带钢筋桁架楼承板的PRC连梁抗震性能试验研究及数值分析

为适应超高层建筑以及现代工业化住宅建筑体系迅速发展的需要,提出了一种带钢筋桁架楼承板的新型钢板-混凝土组合(plate-reinforced composite,PRC)连梁。通过拟静力试验,分析了不考虑楼板作用、带普通钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)楼板及带钢筋桁架楼承板PRC连梁的破坏形态、承载能力、变形能力和耗能能力等。在此基础上,采用ABAQUS软件分析在不同峰值荷载作用下钢筋桁架楼承板PRC连梁的混凝土、钢板和钢筋骨架的应力发展情况。研究结果表明:钢筋桁架楼承板的设置能显著提高小跨高比PRC连梁的受剪承载力、耗能能力和延性,设置楼板能显著提高连梁的峰值荷载,且带钢筋桁架楼承板对PRC连梁承载力的提升比带普通RC楼板更强,其连梁试件PRC-S3的正向峰值荷载比不带楼板连梁PRC-NS1和带普通RC楼板连梁PRC-S2分别提升了31%和18%,但带楼板连梁在梁板交界处产生通缝之后连梁的刚度退化较为严重;带钢筋桁架楼承板的PRC连梁具有优越的耗能能力,在连梁跨度范围内均出现了显著的对角压杆,主压杆及其衍生压杆共同构成桁架作用来承受剪力;楼承板桁架上下弦钢筋以及连梁纵筋均在连梁根部位置出现应力集中,且连梁试件PRC-S3破坏点对应的累积耗能是不带楼板试件PRC-NS1的1.39倍。

600 MPa级钢筋套筒灌浆连接性能试验研究

为研究600 MPa级钢筋套筒灌浆连接性能,设计制作了24个钢筋连接接头试件,并进行单向拉伸试验。研究结果表明:增大钢筋锚固长度、增加套筒环肋数量、提高灌浆料强度,均可提高接头的极限荷载,减小残余变形。当钢筋锚固长度为8 d、套筒环肋数量不少于4道时,进一步增加了套筒环肋数量,对接头抗拉强度的影响较小,但仍可较明显地减小接头残余变形。对于22 mm的600 MPa级钢筋套筒灌浆连接,建议钢筋锚固长度不小于8 d,套筒每端环肋数量不少于5道,灌浆料抗压强度宜不小于80 MPa。

条形缺陷对L360管线钢环焊缝硫化物应力腐蚀开裂敏感性的影响

通过抗硫化物应力腐蚀试验、慢应变速率拉伸试验、氢含量测试等方法研究条形缺陷对H_(2)S环境下L360管线钢环焊缝硫化物应力腐蚀开裂敏感性的影响。结果表明,环焊缝在72%、85%和110%SMYS(最小屈服强度)应力水平下,热影响区出现裂纹且裂纹长度随加载应力增大而增大;条形缺陷环焊缝试样在屈服点后快速发生断裂,其断裂应变(0.024)仅为非缺陷环焊缝试样的21.05%;条形缺陷存在促进氢离子在裂纹尖端聚集从而加剧发生开裂倾向,消氢处理技术可以有效降低氢含量,降低环焊缝抗硫化物应力腐蚀开裂敏感性降低。