低配筋率混杂纤维自密实混凝土受弯梁的延性和变形

进行了一系列不同纤维类型和掺量的纤维增强低配筋率自密实混凝土梁受弯性能试验研究,分析了梁的荷载-跨中挠度曲线、延性和钢筋及混凝土的变形,并与钢纤维增强钢筋混凝土梁进行了对比。结果表明:与按最小配筋率配筋的钢筋混凝土梁或钢纤维混凝土梁相比,混杂纤维增强钢筋自密实混凝土梁的屈服荷载和极限荷载显著增加,2种纤维协同作用时具有明显的正混杂效应;纤维掺量为40+4 kg/m~3混杂纤维并按最小配筋率配筋的梁的极限荷载与按1.5倍最小配筋率配筋的梁相当;纤维降低了按最小配筋率配筋的梁的延性,减小了梁开裂后的跨中纵筋应变和压区边缘混凝土的压应变;混杂纤维混凝土梁的阻裂效果好于钢纤维混凝土梁。     

低掺量三元混杂纤维混凝土弯曲韧性试验研究

借助正交试验设计方法,研究了钢纤维、聚丙烯纤维、玄武岩纤维三种因素对混杂纤维混凝土弯曲韧性的影响,并筛选出增强、增韧效果最佳的纤维组合,结合荷载-挠度曲线,对混杂纤维混凝土变形过程、破坏机理进行描述。研究表明,钢纤维含量是影响混杂纤维混凝土弯曲韧性的关键因素;钢纤维体积掺量为1.5%,聚丙烯体积掺量为0.15%,玄武岩体积掺量为0.2%,得到的混杂纤维混凝土试件在破坏前期的增强增韧效果最好;钢纤维体积掺量为2%,聚丙烯体积掺量为0.1%,玄武岩体积掺量为0.2%,得到的混杂纤维混凝土试件在破坏后期的增韧效果最好,同时结合荷载-挠度曲线借鉴复合材料理论和纤维间距理论分析了其破坏过程及增韧机理,可为实际工程设计和选材提供参考。     

钢筋增强超高韧性水泥基复合材料梁受剪试验研究

超高韧性水泥基复合材料是一种新型建筑材料。为分析超高韧性水泥基复合材料构件的力学性能,制作了超高韧性水泥基复合材料简支梁,并对集中荷载作用下的超高韧性水泥基复合材料梁的受剪性能进行了试验研究,分析了梁在荷载作用下的受力及变形特点。试验共包括9根超高韧性水泥基复合材料梁和1根混凝土对比梁,试验的主要参数为配筋率、配箍率及剪跨比。对试件规格、加载方式、加载制度及量测设备等方面进行了介绍,并对试验结果进行了分析。从试验破坏现象来看,表明梁具有较好的延性破坏特征;从荷载位移曲线、抗剪强度及箍筋应变结果来看,表明梁具有较好的韧性;超高韧性水泥基复合材料梁试件具有较好的抗剪性能。     

钢纤维高强混凝土框架边节点梁的曲率延性

进行了9个钢纤维高强混凝土框架边节点的抗震试验.通过测试钢纤维高强混凝土框架边节点梁端的荷载-变形滞回曲线和梁相关截面的横向变形,研究了钢纤维体积率、掺加范围和轴压比等因素对高强混凝土框架边节点梁截面曲率延性和滞回曲线的影响.结果表明,钢纤维能改善高强混凝土框架边节点梁截面延性,显著提高高强混凝土框架节点的抗震延性和耗能能力,对解决节点箍筋密集、改善施工条件具有明显效果.     

强约束大尺寸钢筋混凝土柱轴心受压试验研究

为研究箍筋强约束钢筋混凝土柱的轴心受压性能,完成了7根配箍特征值0.22-0.47、截面尺寸600mm×600mm的大尺寸钢筋混凝土柱试件的轴心受压试验研究。结果表明,试件的破坏形态均是纵筋受压屈曲,中部箍筋外凸,部分箍筋拉断,混凝土保护层剥落;除个别试件外,大部分试件核心区混凝土未压碎;强约束能有效提高钢筋混凝土柱的轴心受压承载力和竖向变形能力;达到峰值竖向应力时,纵向钢筋受压屈服,提供竖向承载力,箍筋受拉屈服,对核心混凝土起到约束作用。以小尺寸试件试验建立的约束混凝土应力-应变关系,可以较好地预测本文试件峰值前的应力-应变关系和峰值应力,但有可能高估混凝土的峰值应变及峰值后的变形能力。     

混杂纤维再生混凝土框架中节点抗震性能研究

在再生混凝土中加入再生钢纤维与tank纤维来进一步增强再生混凝土的基本力学性能,对混杂纤维掺量分别为0%,0.3%的再生混凝土框架中节点进行低周反复荷载下的加载实验。通过试验研究了混杂纤维再生混凝土框架中节点的破坏形态,骨架曲线,滞回曲线等问题。研究结果表明:掺入混杂纤维后,节点的承载能力和抗震性能均有所提高。     

新型端板螺栓连接框架节点抗震性能试验研究

提出了一种新型预应力混凝土梁、连续复合螺旋箍筋混凝土柱及端板螺栓连接的装配式节点,该节点的基本构造为:采用高强螺栓通过外伸端板将梁与柱装配在一起,并在梁柱中均采用连续复合螺旋箍筋,另在梁中配置预应力筋与普通钢筋,普通钢筋通过墩头与端板焊接在一起,且在节点核心区处采用钢板箍替代箍筋。该节点传力明确,且避免了核心区钢筋纵横交错的现象。为研究该节点的抗震性能,通过拟静力试验对该节点的滞回曲线、延性、高强螺旋箍筋对混凝土的约束作用等进行了分析。试验结果表明:节点破坏前,梁端出现了明显的塑性铰,节点具有较好的延性及耗能能力,且柱子和核心区的损坏程度较小,密配高强螺旋箍筋的约束作用能有效地提高构件的抗剪承载力和结构的变形能力。     

混凝土柱-钢梁边节点的拟静力试验研究

通过拟静力试验,分别对节点核心区无箍筋、柱内核心区有钢筋网片和柱内有小型钢柱三种不同构造的混凝土柱-钢梁边节点的破坏特征、破坏机理以及抗震性能等进行了研究。研究结果表明:设置小型钢柱并在节点核心区内配置箍筋的节点具有较高的承载力和良好的耗能性能;节点配箍率对其极限荷载影响不大,但能影响试件在达到极限荷载后的延性。     

高强钢筋高强混凝土一字形截面短肢剪力墙抗震性能试验研究

对6片配置HRB500高强钢筋高强混凝土一字形截面短肢剪力墙进行低周反复荷载试验,通过改变试件的轴压比、截面高厚比和墙肢端部箍筋间距,研究其破坏模式、承载力,变形能力、延性、滞回性能和耗能能力.试验结果表明:高强钢筋高强混凝土一字形截面短肢剪力墙的破坏模式为弯曲破坏为主的弯剪破坏;墙肢端部密配高强箍筋可以对短肢剪力墙提...     

不同配筋形式钢筋混凝土框架变梁节点抗震性能试验研究

完成6个1/3比例钢筋混凝土框架变梁中节点试件低周反复荷载试验,重点研究了小梁交叉弯折纵筋(即"X"筋)、梁垂直加腋等配筋构造措施对变梁节点抗震性能的影响。研究结果表明:增加节点区配箍率和小梁采用交叉弯折纵筋后节点组合体仍发生了核心区剪切破坏,表明此种配筋方式对该类非常规节点抗震性能的改善不明显;小梁底部垂直加腋后,在小梁与加腋界面处发生破坏,避免了节点区的剪切破坏,从而改善了变梁节点的抗震性能。此外,轴压比变化对变梁节点抗震性能的影响不显著,增加核心区配箍率则可以增大节点组合体剪力、减小核心区裂缝间距和宽度,从而改善变梁中节点的抗震性能。     

预应力混凝土扁梁框架节点抗震性能试验研究

通过4个预应力混凝土宽扁梁框架边节点在低周反复荷载作用下的抗震试验研究,对宽扁梁边节点在模拟地震作用下的破坏形态、特征荷载、滞回特性、骨架曲线、延性以及耗能能力等抗震性能进行分析研究。研究表明:试件初裂出现在靠近柱附近的梁,最终破坏区域发生在节点外核心区剪切破坏;荷载位移滞回曲线基本上呈梭形且相对饱满,试件位移延性系数介于3.7~5.13,具有较好的延性及耗能能力;穿过节点外核心区的预应力筋数量变化时,试件的延性及耗能能力变化不明显;试验中出现外核心区内的扁梁纵筋与混凝土黏结滑移破坏,混凝土剥落,而内核心区水平箍筋并未达到极限强度,建议在扁梁框架节点的设计应设置构造竖向垂直箍筋。总体上看,预应力混凝土宽扁梁框架边节点具有一定的抗震性能,可以通过合理的构造措施将其应用于抗震结构中。     

低周反复荷载下钢筋钢纤维混凝土连梁的斜截面承载力

通过低周反复荷载下5个钢筋钢纤维混凝土连梁和1个普通钢筋混凝土连梁的抗剪性能试验,研究了钢纤维对钢筋混凝土连梁裂缝和破坏形态的影响,探讨了钢筋钢纤维混凝土连梁的斜截面承载力随钢纤维掺量的变化规律,结合普通钢筋混凝土连梁斜截面承载力的计算方法,提出了钢筋钢纤维混凝土连梁斜截面承载力的计算公式,比较结果表明,计算值和试验值吻合较好。     

钢纤维掺量对钢筋混凝土桥面板冲切性能影响

通过对钢纤维体积率为0和0.38%的双向板试件进行冲切试验,得到试件的破坏形态、钢筋和混凝土荷载-应变规律等,进而量化评估钢纤维掺量对钢筋混凝土桥面板冲切性能的影响。结果表明:钢纤维体积率为0与0.38%的试件相比,相同荷载作用下后者的钢筋、混凝土应变较小;首条裂缝的出现时间推迟;试件在冲切破坏时挠度变形较大且板底表面混凝土脱落较少。     

SRC-RC转换柱箍筋设置方式与破坏区域变迁

通过16根SRC-RC转换柱试件和1根钢筋混凝土柱对比试件的抗震性能试验,研究了3种箍筋配置方式SRC-RC转换柱试件的屈服后变形性能和破坏特征。箍筋数量较多时,试件不但表现出超过钢筋混凝土柱的屈服后变形能力,并且变形能力的稳定性较好;箍筋数量较少时,试件的屈服后变形能力受其他构造因素影响较大。箍筋的配置对SRC-RC转换柱的破坏方式乃至破坏区域都产生了直接的影响,以通常方式配箍的SRC-RC转换柱均产生了剪切破坏,临界剪切缝贯通SRC-RC转换柱的钢筋混凝土部分。箍筋加密试件的剪切破坏区域转移到柱顶部的局部范围内。根据SRC-RC转换柱的破坏特点,提出了合理的箍筋配置方式:对于型钢延伸高度较小的试件,可对SRC-RC转换柱上部钢筋混凝土部分进行箍筋加密,而下部型钢混凝土部分则进行常规的箍筋配置。当型钢延伸高度超过3/5倍柱高时,箍筋的设置方式应能够有效控制黏结裂缝的发展,SRC-RC转换柱宜进行全高的箍筋加密。     

配置600MPa钢筋高韧性混凝土框架中节点变形性能

通过对配置600 MPa级高强钢筋高韧性混凝土框架梁柱中节点进行拟静力试验研究,对比分析高强钢筋高韧性混凝土框架梁柱中节点的破坏特征、节点核心区剪切变形、梁端塑性铰变形及各种变形组成比例等。研究结果表明:配置600 MPa级高强钢筋高韧性混凝土中节点的破坏特征比普通混凝土节点得到显著改善,节点核心区剪切变形得到减小,梁端转动能力得到增加。减小配置600 MPa级高强钢筋高韧性混凝土框架梁柱中节点轴压比或剪压比、增加配箍特征值能够改善节点核心区的剪切变形,提高梁端塑性转角,从而提高配置600 MPa级高强钢筋高韧性混凝土框架梁柱中节点的变形性能。     

新型截面SRC梁柱节点抗剪承载力计算研究

提出新型截面(正向和斜向布置扩大十字型钢)型钢混凝土(SRC)柱-I字型钢SRC梁节点的构造措施。通过4个新型截面SRC柱-I字型钢SRC梁节点试件与1个普通SRC梁柱节点试件的低周反复荷载试验,研究试件的破坏特征和节点区剪力-剪切角关系,分析配钢形式、加载角度和构造措施对节点剪切变形的影响,并进一步提出实腹式SRC梁柱节点的受剪机理,结果表明,新型截面SRC梁柱节点发生核心区剪切破坏,其受力机理为斜压杆、刚框架-钢板剪力墙和约束机理的综合作用。通过对数值模拟数据的回归分析,采用叠加方法,提出考虑型钢腹板、箍筋和轴压比的新型截面SRC梁柱节点抗剪承载力计算公式,计算值与试验结果吻合较好。     

考虑轴-弯-剪耦合效应的钢筋混凝土柱滞回性能研究

试验研究及震害调查发现:由于配箍不足或箍筋间距过大,地震作用下钢筋混凝土柱易发生剪切破坏,继而发生轴向破坏。采用纤维截面的钢筋混凝土梁柱单元及与之串联的剪切弹簧以及轴向弹簧考虑钢筋混凝土柱的轴-弯-剪耦合效应,其中纤维梁柱单元用于模拟柱的弯曲机制,与梁柱单元串联的剪切弹簧和轴向弹簧用于模拟剪切机制和轴向机制,并利用单轴材料模型中的Limit State Material及其相应的Shear Limit Curve和Axial Limit Curve确定材料的剪切破坏与轴向破坏失效点,最终从单元层次上定义轴-弯-剪耦合效应。为验证该数值模型的合理性,选取不同破坏形式、轴向力与水平循环往复荷载共同作用下拟静力试验的钢筋混凝土柱,借助Open Sees分析软件模拟其滞回性能。模拟结果与试验结果的对比分析表明:考虑轴-弯-剪耦合的串联模型能较好地模拟钢筋混凝土柱的强度、刚度退化及捏拢效应等,且能够反映钢筋混凝土构件在复杂应力条件下的受力性能。     

小跨高比强化配筋连梁的抗震性能

强化配筋连梁是指采用HRB400及以上钢筋、加密加粗腰筋、加粗箍筋的连梁。期望通过腰筋和箍筋形成的2层或更多层的高强钢筋网片来承受剪力,提高其抗震性能,施工较为方便,适用于小跨高比连梁。利用非线性有限元方法,在已完成普通配筋小跨高比连梁抗震性能试验的基础上,研究了跨高比为1.25的不同配筋形式连梁的抗震性能。研究表明:强化配筋连梁的骨架曲线出现2个峰值,峰值荷载为普通配筋连梁的1.37倍,其荷载下降速率约为普通配筋连梁的39.42%,具有较高的承载力。强化配筋连梁的峰值位移是集中对角斜筋、交叉斜筋和对角暗撑配筋连梁的三倍多,具有较强的变形能力。最后,建议采用深梁的方法计算强化配筋连梁的受剪承载力。     

反复荷载下型钢混凝土柱受扭损伤试验研究

为研究型钢混凝土柱在反复荷载下的受扭损伤,完成了11根型钢混凝土柱和1根钢筋混凝土柱复合受扭试验。通过试验观察了构件的受力过程和破坏特征,研究两种不同型钢混凝土柱的裂缝开展与分布规律。基于能量守恒定律,考察了柱截面配钢形式、扭弯比、轴压比、混凝土强度等级、配箍率以及配钢率对累积损伤的影响。研究结果表明:型钢混凝土柱的损伤演变分为3个阶段:弹性阶段、弹塑性阶段和破坏阶段;配钢形式、扭弯比和配箍率是影响型钢混凝土柱损伤程度的重要因素;配型钢,降低扭弯比和提高配箍率对于损伤指标分别最大降低了22.1%、14.3%和14.0%;损伤指标受轴压比、配钢率和混凝土强度等级影响程度较小。     

FRP约束钢骨高强混凝土短柱抗剪承载力计算

主要研究FRP(纤维增强复合材料)约束SRHC(钢骨钢筋高强混凝土)构件的受剪承载力计算方法。在已有SRHC构件试验结果分析的基础上,进一步研究了CFS(碳纤维布)约束后SRHC构件斜截面的受力特点及其影响因素;根据CFS与箍筋类似的受力分析,给出了CFS约束SRHC柱斜截面受剪承载力计算公式。计算结果表明,CFS约束SRHC柱的受剪承载力比SRHC柱的受剪承载力有所提高。由于CFS的作用相当于箍筋,而其应变略大于钢筋的应变,所以对内部混凝土的约束效果较好,因此本文该简化计算方法偏于安全,可供今进一步研究以及工程设计参考。