大直径钢筋套筒注浆对接连接试验研究

在原有钢筋套筒注浆对接连接试验的基础上,考虑大直径钢筋套筒注浆对接的连接效果。通过对6组不同长度的18个套筒注浆对接连接试件进行拉伸试验,分别测定其屈服拉力和极限拉力,得出屈服强度和极限强度。并参照有关的规程与具体的试验数据进行对比,得出大直径钢筋套筒注浆连接的安全锚固长度,从而为其在预制装配式混凝土结构中的应用提供试验数据和理论基础。     

钢管灌浆套筒连接受拉性能的试验研究

通过对27个足尺的钢管混凝土柱灌浆套筒连接试件的轴向抗拉性能试验,分析了灌浆料强度、连接长度对钢管灌浆套筒连接节点极限承载力和粘结强度的影响因素。试验结果表明:随着灌浆料强度和连接长度的提高极限承载力增大,粘结强度随着灌浆料强度的提高而增加,随着连接长度增大而减小。同时,利用回归分析的方法,分别给出了连接长度为60mm、80mm和100mm的粘结强度估算公式。研究结果不仅可以应用于海洋平台基础桩的连接,也为预制装配式结构中应用钢管灌浆套筒连接方式提供理论基础。     

新型钢筋搭接灌浆套筒节点力学性能试验及有限元分析

对一种新型钢筋搭接灌浆套筒节点进行了力学性能试验研究和有限元分析。共设计了9组节点试件,变化的参数包括:搭接长度和钢筋直径、套筒壁厚和套筒端部约束方式。通过试验研究得出:套筒壁厚对灌浆料的约束作用较大,壁厚不宜小于5mm;套筒端部不做处理时节点的连接效果更好。基于试验结果采用ABAQUS软件进行了有限元补充分析,通过对比验证了有限元模型各个假设和本构模型取值的合理性。本研究以期为装配式混凝土结构的钢筋连接研究提供参考。     

PBL剪力键破坏形态及极限承载力试验研究

根据已有试验结果,总结了有贯穿钢筋类PBL剪力键（perfobond rib shear connector）的3种破坏形态,其中充分发挥承载力的破坏形态为贯穿钢筋剪切破坏。为了研究PBL剪力键的极限承载力,对4组21个试件进行了静载破坏试验,结合文献[10]的试验结果,研究了各种因素对PBL剪力键极限承载力的影响,提出了有贯穿钢筋类PBL剪力键极限承载力计算公式。结果表明：有贯穿钢筋类PBL剪力键的极限承载力主要与贯穿钢筋面积及强度有关,与混凝土强度、混凝土榫面积无关,横向钢筋面积及强度对其的影响较以前试验所得结果小。     

圆钢管约束高强灌浆料局部冲切性能研究

以钢管混凝土暗柱连接节点为研究对象,通过试验研究和数值分析全面考察圆钢管约束高强灌浆料在局部冲切作用下的力学性能和工作机理。在试验的基础上,应用ABAQUS有限元软件,建立分段模型(Multi-Section Model简称"MSM"),对圆钢管约束高强灌浆料的6组试件进行了数值分析。将计算结果与试验结果对比分析,观察试件的破坏形态,并研究了冲切角、钢管高度、钢管壁厚和高强灌浆料强度等因素对试件极限承载力的影响。结果表明:试件沿冲切面,呈锥形破坏;数值模拟结果与试验结果吻合较好;增大钢管壁厚、灌浆料强度、钢管高度和冲切角均可提高极限承载力,其中冲切角的影响较为显著。     

梁端化学植筋加固钢筋锚固失效研究

首先设计制作了4个试件,其中1个为对比试件,3个为化学植筋加固试件,3个加固构件分别以不同锚固方式加固梁端负弯矩区域;然后对4个试件施加低周期往复荷载作用。通过试验现象及数据分析了化学植筋加固构件锚固失效的性能。结果表明,化学植筋能满足构件单次拉拔至构件屈服前不发生破坏;构件屈服后至极限承载力阶段,随着加载级数的提高及循环次数的增加,部分锚固钢筋被拔出。     

倒置外露灌浆套筒连接的不同轴压比柱脚节点抗震性能试验研究

为了解决传统内置灌浆套筒竖向连接施工过程不可视和灌浆质量可控性差,提出“灌浆后再二次封边”的倒置外露钢筋灌浆套筒连接方法。通过设计制作3个截面尺寸为400 mm×400 mm的足尺试件,采用竖向荷载作用下的低周往复荷载试验,研究了该新型装配柱脚节点在不同轴压比作用下的抗震性能。结果表明:不同轴压比作用下各装配柱脚节点试件灌浆套筒均完好;伴随轴压比增大,柱脚节点区塑性铰上移,柱身开裂高度上升;柱脚节点开裂与极限荷载均随轴压比增大而增大,但延性系数随轴压比的增大而降低（试件S1、S2和S3对应的延性系数分别是3.08、2.77和2.56）并且刚度退化进程缩短;伴随轴压比增大开裂位移角变大和极限位移角变小,最小值分别为1/479、1/35,均大于规范限值,满足抗震设计要求。建议装配柱脚节点应适度延长柱端箍筋加密区范围,深化柱脚节点区受力机制的研究。     

底部放置聚苯板的预制剪力墙抗震性能试验研究

为研究底部放置聚苯乙烯硬泡沫板的抗震性能,对3个剪跨比2.0的两端设置后浇段、底部放置聚苯乙烯硬泡沫板的预制剪力墙试件以及1个相同剪跨比的现浇剪力墙试件进行了拟静力试验。试验结果表明:预制剪力墙底部放置硬聚苯乙烯泡沫板的试件,破坏形态为后浇段与预制剪力墙脱开、后浇段受压破坏;底部放置聚苯板的预制剪力墙试件承载力小于现浇剪力墙试件,耗能能力接近或大于现浇剪力墙试件;各试件的极限位移角为1/98~1/81;预制剪力墙试件的屈服刚度及峰值刚度均比现浇剪力墙试件降低27%~75%,水平分布钢筋未伸入后浇段的试件比伸入后浇段的试件刚度降低更多,后浇段短的试件比后浇段长的试件刚度降低更多。预制试件轴压力主要由后浇段承担,名义屈服及峰值水平力时,钢筋应变分布不符合平截面假定。     

高强钢筋高强混凝土短肢剪力墙抗震性能试验研究与数值模拟分析

通过对6个L形和6个一字形高强钢筋高强混凝土短肢剪力墙进行拟静力试验和OpenSees有限元模拟相结合的方法,研究构件的抗震性能,得到试件的破坏形态及滞回曲线,骨架曲线,承载力等性能指标,并模拟分析了同高厚比下试件的轴压比依次从0.1增加到0.6,的抗震性能。结果表明:在低周往复荷载作用下试件主要为弯剪破坏;OpenSees能较好的模拟高强钢筋高强混凝土短肢剪力墙的弹塑性行为,试验结果与数值模拟结果吻合较好;采用高强钢筋高强混凝土使试件承载力显著提高,极限位移增大;承载力随轴压比提高,但高轴压比下腹板受压时易造成试件的迅速破坏,承载力迅速降低,提高配箍率使试件承载力提高,且能延缓试件端部损伤,提高试件后期的塑形变形能力。     

钢筋套筒灌浆连接受拉性能数值模拟

套筒灌浆连接是装配式建筑竖向预制构件连接的主要形式.为深入研究钢筋套筒灌浆连接的受拉性能,通过ABAQUS建立了4组三维钢筋套筒有限元模型,并进行了单调拉伸试验模拟,模拟结果与实验结果基本吻合,验证了模型的可靠性.最后,基于有限元模型模拟研究了灌浆缺陷对钢筋套筒受拉性能的影响.研究结果表明:混凝土塑性损伤模型可以较好的...     

应变率效应对600 MPa级高强钢筋混凝土框架结构抗震性能影响研究

为了更真实地进行钢筋混凝土结构抗震性能评估,应该考虑材料的应变率效应影响。600 MPa级高强钢筋作为新一代建筑钢材,尚无考虑应变率效应影响的600 MPa级高强钢筋混凝土框架结构抗震性能研究。首先进行了不同应变率下600 MPa级高强钢筋拉伸力学性能试验,利用试验数据拟合得到600 MPa级高强钢筋在不同应变率下的强度提高系数表达式,并利用OpenSees软件进行了配置600 MPa级高强钢筋混凝土框架结构抗震性能模拟分析,研究了应变率效应对框架结构抗震性能的影响。研究结果表明:随着应变率的增大,钢筋的屈服强度和极限强度均得到提高,屈服强度最大提高11.5%,极限强度最大提高8.9%;随着所考虑的材料应变率增加,配置600 MPa级高强钢筋框架结构最大顶点位移总体上呈减小趋势,地震波强度越强,应变率效应影响越大,而层间位移角减小幅值相差不大。研究成果可作为600MPa级高强钢筋混凝土框架结构抗震评估的依据。     

带榫头装配柱脚节点抗震性能精细化模拟与优化

倒置外露灌浆套筒连接技术有效解决了传统灌浆套筒注浆过程不可视和注浆质量可控性差等问题,适于在竖向受力构件连接中应用。为了探明预制柱端部被后浇区包裹的榫头受力特性,并对其形状及尺寸开展优化,在低周往复荷载试验研究基础上,建立了带榫头装配柱脚节点的精细化有限元模型。与试验所得现象和结果的对比可知:所建立的模型具有较高的求解精度和可靠性,有效解决了柱端榫头受力通过试验难以直接探明的难题;拓展分析可知:相同截面大小的正方形榫头较圆形榫头可获得更高的承载力,且最大压应力和压碎区面积均相对较小;对于正方形榫头,以边长300 mm时为最优（柱截面尺寸:600 mm×600 mm）。本文所采用的建模分析方法和遴选的指标,可为倒置外露灌浆套筒柱脚节点榫头优化提供关键技术支撑。     

型钢连接装配式低矮剪力墙抗震性能试验研究

采用带锚筋的锚板、腹板、端板以及加劲板作为连接件,能够通过干式连接方法将上下预制剪力墙构件连为整体。为研究该新型全装配式剪力墙的受力性能和抗震性能,设计了2个剪跨比为0.783的试件和1个相同剪跨比及配筋率的现浇整体墙体,并进行了低周往复拟静力试验,分析了该全装配式剪力墙的承载能力、刚度、延性性能和耗能能力等。研究结果表明:现浇整体墙体和全装配式剪力墙的破坏形式均为受剪破坏,全装配式剪力墙的极限位移角大于现浇整体墙体极限位移角,分别为1/77和1/133,轴压比为0.3时平均延性系数3.47,低于现浇整体墙体平均延性系数4.62;但该全装配式剪力墙具有较高的承载能力和耗能能力。型钢与剪力墙的锚筋需采用穿孔塞焊的形式连接,避免锚筋与锚板焊接的位置发生剪断的现象。     

考虑锈蚀损伤的黏结滑移本构模型

为合理反映钢筋锈蚀后黏结滑移性能劣化对钢筋混凝土(RC)结构抗震性能的影响,在既有黏结应力分布模式的基础上,推导得到钢筋应力-滑移关系,进而通过分析锈蚀对混凝土与钢筋界面黏结滑移机理的影响,建立考虑钢筋锈蚀损伤的黏结滑移本构模型。基于已有拉拔试验结果,与仅考虑纵筋锈蚀率影响的Cheng模型进行对比,验证所建模型的合理性与准确性。基于OpenSees有限元平台,采用纤维梁柱单元和零长度截面单元串联的方式,将所建钢筋黏结滑移模型嵌套于零长度截面单元的钢筋本构中,建立可考虑黏黏结滑移的锈蚀损伤纤维梁柱模型,并通过6根锈蚀RC柱拟静力试验结果验证模型的准确性,结果发现所提考虑黏结滑移的锈蚀RC纤维梁柱模型计算所得滞回曲线与试验滞回曲线吻合良好,累计耗能最大误差不超过15%。此外,通过参数分析研究影响锈蚀钢筋滑移量的因素,结果表明屈服滑移量与极限滑移量随体积配箍率的增大而明显减小,随混凝土保护层与钢筋直径之比(c/d)增大而变化的幅度较小。     

Design of transverse reinforcement to avoid premature buckling of main bars

This paper proposes an enhancement to the current strength and confinement‐based design of transverse reinforcement in rectangular and circular reinforced concrete members to ensure that the flexural strength of reinforced concrete sections does not degrade excessively due to buckling of longitudinal bars until the desired level of plastic deformation is achieved. Antibuckling design criteria are developed based on a popular bar buckling model that uses a bar buckling parameter (combining the bar diameter, yield strength, and buckling length) to solely describe the bar buckling behavior. The value of buckling parameter that limits the buckling‐induced stress loss to 15% in compression bars at the strain corresponding to the design ductility is determined. For a bar of known diameter and yield strength, the maximum allowable buckling length can then be determined, which serves as the maximum limit for the tie/stirrup/hoop spacing. Lateral stiffness required to restrain the buckling tendency of main bars at the locations of the ties/stirrups/hoops depends on the flexural rigidity of the main bars and the buckling length (equal to or multiple of tie/hoop/stirrup spacing), whereas the antibuckling stiffness (ie, resistance) provided by the ties/stirrups/hoops depends on their size, number, and arrangement. Using the above concept, design recommendations for the amount, arrangement, and spacing of rectangular and circular ties/stirrups/hoops are then established to ensure that the antibuckling stiffness of the provided transverse reinforcement is greater than the stiffness required to restrain the buckling‐prone main bars. Key aspects of the developed method are verified using experimental tests from literature.     

Cyclic behavior of precast segmental concrete bridge columns with high performance or conventional steel reinforcing bars as energy dissipation bars

The cyclic behavior of precast segmental concrete bridge columns with high performance (HP) steel reinforcing bars and that with conventional steel reinforcing bars as energy dissipation (ED) bars were investigated. The HP steel reinforcing bars are characterized by higher strength, greater ductility, and superior corrosion resistance compared with the conventional steel reinforcing bars. Three large‐scale columns were tested. One was designed with the HP ED bars and two with the conventional ED bars. The HP ED bars were fully bonded to the concrete. The conventional ED bars were fully bonded to the concrete for one column, whereas unbonded for a length to delay fracture of the bars and to increase energy dissipation for the other column. Test results showed that the column with the HP ED bars had greater drift capacity, higher lateral strength, and larger energy dissipation than that with fully bonded conventional ED bars. The column with unbonded conventional ED bars achieved the same drift capacity and similar energy dissipation capacity as that with the HP ED bars. All the three columns showed good self‐centering capability with residual drifts not greater than 0.4% drift. An analytical model referred to as joint bar‐slip rotation method for pushover analysis of segmental columns with ED bars is proposed. The model calculates joint rotation from the slip of the ED bars from two sides of the joint. Good agreement was found between analytical predictions and the envelope responses of the three columns. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

一般大气环境下钢筋锈蚀深度的RBF神经网络预测模型研究

钢筋锈蚀深度预测是评估在役RC结构服役性能的基础。为建立一般大气环境RC构件中钢筋锈蚀深度预测模型,通过收集实测数据,分析影响钢筋锈蚀深度的主要参数及其影响规律,继而基于实测数据建立数值模型和RBF神经网络预测模型,并进行参数敏感性分析。研究结果表明:与数值模型相比,RBF神经网络对钢筋锈蚀深度预测效率与精度更高,能够有效映射各影响参数与钢筋锈蚀深度之间复杂的非线性关系。参数敏感性分析结果显示,钢筋混凝土表面锈胀裂缝宽度对钢筋锈蚀深度影响最大,钢筋直径、保护层厚度与钢筋直径之比和混凝土抗压强度等其他因素影响次之。所得模型可用于工程检测中钢筋锈蚀程度预测与RC构筑物剩余服役寿命评估。