再生混凝土框架抗震性能非线性研究

首先通过13组39个棱柱体试件,研究了不同取代率下(普通混凝土,30%,50%,70%,100%)再生骨料混凝土(RAC)弹性模量、应力-应变曲线等变化规律,确定了RAC适宜的本构方程。然后基于试验所得到的在50%取代率条件下再生混凝土材料的参数,利用ANSYS有限元软件分别建立了该RAC及普通C30混凝土两个单榀框架的有限元模型,并进行了拟静力试验模拟非线性分析,通过对所得到的滞回曲线进行分析,结果表明:相对于普通混凝土而言,50%取代率的RAC框架具有更好的耗能能力,并能够应用于实际工程中。     

冻融与硫酸盐侵蚀耦合作用下不同骨料取代率再生混凝土损伤研究

为探究寒冷地区再生混凝土的耐久性能,制备取代率分别为0%、30%、50%和100%的再生混凝土进行冻融循环和硫酸盐侵蚀耦合作用试验,通过再生混凝土的质量、相对动弹性模量、抗压强度等力学指标,分析再生混凝土的损伤劣化规律,并利用weibull模型建立再生混凝土的损伤方程对再生混凝土的使用寿命进行预测。结果表明,冻融循环与硫酸盐侵蚀耦合作用严重影响混凝土耐久性,且在相同条件下,随着再生骨料取代率的提高,再生混凝土的耐久性逐渐下降。运用损伤方程预测分析可以得到再生混凝土的使用寿命,为寒冷地区再生混凝土结构的耐久性评估提供参考和依据。     

高应变率下再生橡胶颗粒改性混凝土受压破坏细观数值模拟

再生橡胶颗粒改性混凝土作为一种绿色的新型混凝土材料,具有低弹性模量、大变形、高阻尼、能量耗散多及抗裂性能好等特点,引起了国内外土木工程界特别是混凝土界的广泛关注和研究。然而,目前该领域所进行的研究多为再生橡胶颗粒改性混凝土的动力特性及其在静载作用下破坏规律;而对动力荷载作用下再生橡胶颗粒改性混凝土动态响应及破坏的相关研究则很少涉及。在高应变率下,再生橡胶颗粒改性混凝土是否仍然保有其大变形、高能量耗散和良好的抗裂性能的优点,是否具有卓越的抗爆炸抗冲击性能,成为该领域一个很有意义的科学问题。本文利用有限元显式动力分析软件建立了包含水泥砂浆、粗骨料两相的普通混凝土随机细观模型,以及包含水泥砂浆、粗骨料、橡胶颗粒三相的再生橡胶颗粒改性混凝土随机细观模型,通过在静力荷载作用下普通混凝土和再生橡胶颗粒改性混凝土的破坏分析和比较,验证了建立的混凝土随机细观模型的合理性。在此基础上,研究了再生橡胶颗粒改性混凝土在冲击荷载作用下受压破坏的破坏规律,通过与普通混凝土的比较,揭示了再生橡胶颗粒改性混凝土在高应变率下的受压破坏的特点,为其进一步应用于建筑结构的抗爆抗冲击提供理论基础和技术支持。     

再生混凝土受压循环试验研究

着眼于再生混凝土的应用,为了解再生混凝土与普通混凝土在循环荷载下损伤性能的差别,进行了本次试验研究。采用0%,50%和100%3种取代率,70mm×70mm×148mm棱柱体试件,电-液伺服试验机,等位移速率加载。试验结果表明,相同残余应变时再生混凝土的损伤系数随再生骨料取代率的增加而增加。     

再生混凝土框架柱抗震性能试验研究

进行了再生粗骨料取代率分别为0%、50%、100%的3个再生混凝土框架柱低周反复荷载的对比试验,在相同轴压比、不同取代率的情况下,对普通混凝土与再生混凝土框架柱、再生混凝土框架柱之间不同取代率的破坏形态、滞回特性、延性性能、耗能特性等问题进行了对比分析。试验结果表明再生混凝土与普通混凝土框架柱的破坏过程相似,前者的滞回特性、延性和耗能均满足抗震要求,因此在有抗震设防要求地区的框架中采用再生混凝土是可行的,但再生混凝土较普通混凝土框架柱构件延性减小,耗能能力降低,不建议直接采用原有设计方法,需进行合理的构造加强措施。     

再生混凝土短柱抗震性能试验研究

本文进行了4个剪跨比为1.75的再生混凝土短柱模型抗震性能对比试验,模型按1/2缩尺。模型1为普通混凝土短柱,模型2为再生粗细骨料取代率均为50%的再生混凝土短柱,模型3为再生粗细骨料取代率均为100%的再生混凝土短柱,模型4为再生粗细骨料取代率均为100%且带交叉钢筋的再生混凝土短柱。分析了各模型的承载力、刚度及其退化过程、滞回特性、位移延性、耗能能力、破坏形态。研究表明:随着再生骨料取代率的增加,其混凝土的弹性模量明显减小,试件初始刚度、承载力、耗能能力明显下降;加设交叉钢筋的试件抗震性能显著提高;再生混凝土柱可以在轴压比较小的结构中应用。提出了基于再生混凝土强度折减的承载力简化计算方法,计算结果与实测值符合较好。     

高温后钢管再生混凝土短柱的理论分析与试验研究

首先进行了高温后钢管再生混凝土轴压短柱的试验研究,在分析试验结果的基础上提出了高温后核心再生混凝土的应力一应变关系模型,模型考虑了再生粗骨料取代率和曾经历的最高温度的影响;然后采用数值方法对高温后钢管再生混凝土轴压短柱的荷栽一变形全过程关系曲线进行了计算分析,数值计算结果得到试验结果的验证;最后利用数值方法系统分析了再生粗骨料取代率、曾经历的最高温度和约束效应系数等参数对高温后钢管再生混凝土短柱轴压强度系数的影响,并提出了相应的简化计算公式,轴压承载力的简化计算结果与试验结果基本吻合。     

回弹法检测纤维再生混凝土抗压强度的试验研究

以废弃混凝土为原材料,制作了再生粗骨料,而后用这种粗骨料在50%取代率的情况下,在拌合物中掺入一定量的玄武岩短切纤维,配制了纤维再生混凝土。试验共配制了RC20、RC25和RC30 3个强度等级的混凝土,并制作了150mm×150mm×150mm的标准立方体试块。对于这些试块,先后进行了回弹法和立方体抗压强度试验。通过分析试验数据,发现纤维再生混凝土的回弹值相比普通混凝土,有所降低,如此以来,原有的测强曲线便不能再用于检测纤维再生混凝土的强度,因此有必要建立纤维再生混凝土的专用测强曲线。     

低周反复扭矩下再生混凝土受扭构件抗震性能试验研究

通过对两根再生混凝土试件(再生骨料替代率为100%)在低周反复纯扭荷载作用下的抗震性能试验,对再生混凝土纯扭试件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能能力等进行了分析。研究表明,再生混凝土受扭试件在低周反复扭矩作用下滞回环呈反S形,延性系数在3.67～4.14之间,具有良好的抗震性能。结合混凝土结构设计规范推导了抗扭承载力的计算公式,其计算值与试验值符合较好,具有一定的参考价值。     

钢管再生混凝土柱的抗震破坏机理与损伤分析

为研究钢管再生混凝土柱的抗震破坏机理与损伤演化过程,以再生粗骨料取代率、长细比、轴压比和含钢率为变化参数,设计10个圆钢管再生混凝土柱试件和6个方钢管再生混凝土柱试件,进行拟静力试验。观察试件的破坏形态,获取试件的强度衰减,实测荷载-应变滞回曲线,引入基于变形、基于耗能和基于变形与耗能的地震损伤评估模型。研究结果表明:钢管再生混凝土柱试件的破坏形态与普通钢管混凝土柱相似,强度衰减经历一个由多到少再到多的过程;滞回曲线呈现出比较饱满的梭形;对于圆形试件,随着取代率的增加,损伤指标D无明显统一的规律,而方形试件则依次增加;3种地震损伤评估模型均可用于钢管再生混凝土柱的损伤分析,但各有利弊。研究结果可为钢管再生混凝土构件的工程应用提供依据和参考。     

再生混凝土框架结构地震反应有限元分析

基于不同再生骨料取代率下所得再生混凝土基本材性试验结果,获得了其相关的本构关系,并利用ANSYS有限元软件对后续缩尺比例为1∶4的3层再生混凝土框架结构模型(采用多种再生混凝土材料)进行了实体建模。通过对压碎指标,剪力传递系数等参数的优化设置,最终得到了其在El Centro波作用下的结构地震响应。通过与该模型所得振动台试验数据进行对比,结果表明:利用ANSYS有限元软件能够较为有效地对再生混凝土框架结构进行地震作用下的非线性分析,从而弥补相关试验的局限性,对相应的理论分析亦具有一定的指导作用。     

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。     

基于延性破坏准则的再生混凝土柱抗震性能研究

为揭示再生混凝土柱的性能退化机理,根据拟静力试验现象和试验数据,对再生混凝土柱的破坏进行了量化研究。首先进行了Park-Ang破坏准则和延性破坏准则的计算验证,统计分析结果表明延性破坏准则可用于再生混凝土柱破坏计算研究。基于延性破坏准则对再生骨料取代率与混凝土强度、破坏指数的量化关系进行了研究,建立了混凝土强度退化与破坏指数的函数关系;从再生骨料界面结合能力、粘结性能和强度变化三个方面对再生混凝土柱性能退化规律进行了解释说明,考虑再生骨料取代率和混凝土强度的影响,提出了改进的再生混凝土柱延性破坏准则。研究结果表明：考虑混凝土强度影响的改进延性破坏准则计算结果更接近于1.0,且离散性较低,更准确的定义了再生混凝土柱的破坏。综合再生混凝土柱试验现象、破坏规律及破坏指数计算结果,给出了再生混凝土柱的延性准则破坏评价标准,相关研究成果可用于再生混凝土柱的破坏评估和震损鉴定。     

三轴受压再生混凝土强度及变形性能试验研究

采用正交试验法设计16组不同配合比的试件,分析常规三轴受压条件下,水灰比、再生粗骨料取代率、聚丙烯纤维掺量及围压4种因素对再生混凝土强度及变形性能的影响。试验结果表明:常规三轴受压条件下,再生混凝土峰值应力与单轴受压峰值应力及围压之间存在一定的线性关系;围压对峰值应力及应变影响较为显著,水灰比影响次之,再生粗骨料取代率及聚丙烯纤维掺量影响不明显。     

型钢再生混凝土组合柱滞回性能有限元分析

基于型钢再生混凝土组合柱低周反复荷载的试验结果,通过Open Sees软件对组合柱进行了有限元分析,获取了组合柱的滞回曲线、骨架曲线以及水平承载力,并与试验结果进行了对比。结果表明:弯曲破坏的组合柱模拟曲线与试验曲线吻合较好,而剪切斜压破坏的组合柱模拟曲线形状与试验曲线存在一定的差异,但其最大水平承载力与实测值较为接近,表明Open Sees可应用于模拟型钢再生混凝土组合柱的滞回性能。在此基础上,本文利用该软件对型钢再生混凝土长柱的滞回性能进行了参数影响分析,参数包括再生混凝土强度、箍筋强度、型钢强度及型钢配钢率。分析结果表明,构件承载力随着再生混凝土强度的提高而略有增加,但延性及耗能降低;随着型钢强度、箍筋强度的提高及型钢配钢率的增大,构件抗震承载力都得到了一定的提高,且延性及耗能能力增强,对组合柱的抗震性能是有利的。研究结果对型钢再生混凝土组合柱的推广应用具有积极意义。     

玄武岩纤维再生混凝土抗压强度试验研究

针对C20、C25和C303个强度等级,50%和70%2种取代率,1.0和1.5、2.0kg/m33种纤维掺入量的不同标养混凝土试块进行了抗压强度试验,并分析了各种再生混凝土的抗压强度数据。研究结果表明:随着玄武岩纤维掺入量的增大,再生混凝土的抗压强度会随之增强,对于试验的3个强度等级的混凝土,当纤维掺入量在1.5kg/m3时,混凝土强度可以达到无再生粗骨料普通混凝土的强度。     

再生混凝土低矮剪力墙抗震性能试验研究

为了研究不同再生骨料取代率对剪力墙性能的影响,进行了4个剪跨比为1.0的低矮剪力墙的低周反复荷载试验研究,包括1个普通混凝土剪力墙和3个再生混凝土剪力墙.在试验的基础上,分析了各剪力墙的承载力、延性、刚度、滞回特征、耗能及破坏特征.研究表明:与普通混凝土剪力墙相比,再生混凝土低矮剪力墙的抗震性能略差,且随着再生骨料掺量的增加,再生混凝土剪力墙的性能呈下降趋势;暗支撑的设置能够明显改善再生混凝土低矮剪力墙的抗震性能;在一定的条件下,再生混凝土可用于一些剪力墙结构的抗震设计.     

不同再生骨料取代率再生混凝土柱抗震试验研究

进行了1根普通混凝土柱和3根不同再生骨料取代率的再生混凝土柱模型的低周反复荷载试验研究,模型按1/2缩尺。在试验基础上,分析了其承载力、刚度及其退化过程、滞回特性、延性、耗能能力、破坏形态等,提出了基于混凝土强度折减的承载力实用计算方法。研究表明:随着再生骨料取代率的增加,其混凝土的弹性模量明显减小,试件初始刚度明显下降、承载力呈下降趋势、耗能值下降,抗震能力呈下降趋势。再生混凝土柱可用于多层结构轴压比较小的柱的抗震设计。     

方钢管再生混凝土柱滞回性能试验与影响因素分析

为研究方钢管再生混凝土柱的滞回性能,以再生粗骨料取代率和轴压比为设计参数,开展6个方钢管再生混凝土柱试件的拟静力试验。观察试件的破坏形态,实测试件的滞回曲线,探讨设计参数对位移延性系数、强度、刚度和耗能系数等滞回性能指标的影响规律。研究结果表明:试件破坏形态与方钢管普通混凝土柱相似,方钢管底部鼓曲破坏,再生混凝土底部被压碎;试件的滞回曲线比较饱满,滞回曲线的形状从梭形发展到弓形;基于滞回性能指标需求,方钢管再生混凝土构件应用于工程承重结构之中是可行的;除刚度随轴压比的减小而减小外,其他滞回性能指标对现有的轴压比变化范围并不敏感。     

钢管再生混凝土框架的恢复力模型研究

为研究低周反复荷载作用下钢管再生混凝土框架的恢复力模型,进行了1榀圆钢管再生混凝土柱-钢筋再生混凝土梁框架和1榀方钢管再生混凝土柱-钢筋再生混凝土梁框架的拟静力试验。对实测试件的破坏机制和滞回曲线,采用位移幅值承载力突降的特殊处理方法,建立以相对屈服点、相对峰值点和相对破坏点为特征点并结合滞回曲线和刚度退化的三折线荷载-位移恢复力模型。研究结果表明:试件梁端出现弯剪破坏或弯曲破坏,梁先出铰,柱后出铰;试件的滞回曲线基本对称,呈现出比较饱满的梭形。建立的低周反复荷载作用下钢管再生混凝土框架的恢复力模型可以用于该类新型组合结构的弹塑性地震反应分析。