混凝土框架柱双向受剪性能试验研究与相关性分析

为研究钢筋混凝土框架柱的抗震性能,进行了矩形截面不等肢配箍混凝土框架柱在斜向水平荷载作用下的抗剪强度试验研究,对框架柱在斜向水平荷载作用下的受剪承载力进行有限元分析,并与试验结果进行比较,研究了两向不等肢配箍矩形截面柱在静载和低周反复荷载作用下双向受剪承载力的相关关系,推导了双向受剪承载力计算公式。研究结果表明,斜向水平荷载作用下,不等肢配箍混凝土框架柱双向受剪承载力的相关关系近似符合椭圆规律,为不等肢配箍混凝土框架柱的受剪承载力设计提供参考。     

钢管混凝土叠合柱边框内藏钢桁架核心筒抗震性能试验研究

为进一步改善混凝土核心简的抗震性能,本文提出了钢管混凝土叠合柱边框内藏钢桁架组合核心筒.进行了2个1/6缩尺的核心筒模型在低周反复荷载下的抗震性能试验研究,1个为钢管混凝土叠合柱边框毛组合核心筒,1个为钢管混凝土叠合柱边框内藏钢桁架组合核心筒.通过试验,对比分析了2个核心简的承载力、延性、刚度及其衰减、滞回特性、耗能能力及破坏特征,给出了钢管混凝土叠合柱边框内藏钢桁架组合核心筒的承载力计算模型,计算结果与实测值符合较好.研究表明,钢管混凝土叠合柱边框内藏钢桁架组合核心筒与钢管混凝土叠合柱边框组合核心筒相比,其抗震性能明显提高.     

矩形截面框架柱双向受剪承载力简化算法

通过5根无箍筋和7根有箍筋矩形截面钢筋混凝土框架柱试验,研究加载角度不同时,低周往复斜向水平荷载作用下,矩形截面框架柱双向受剪的破坏机理和计算方法.结果表明,可以近似用椭圆方程描述无箍筋矩形截面框架柱双向受剪承载力的相关关系,并且框架柱截面长边和短边方向的箍筋应力彼此独立.根据上述分析,引入混凝土抗剪强度折减系数,计算低周往复水平荷载作用下矩形截面框架柱双向受剪承载力.试验值与计算结果的对比表明该公式可行,且具有95%以上的可靠性.同时,考虑受剪承载力抗震调整系数,给出了考虑地震作用时矩形截面框架柱双向受剪承载力建议的简化算法公式.     

碳纤维布抗震加固斜向受力钢筋混凝土柱的非线性分析

基于8根钢筋混凝土柱在周期反复荷载作用下受力性能的试验，编制了矩形截面钢筋混凝土双和压弯构件全过程受力分析计算机程序，对影响碳纤维布抗震加固效果的因素进行了分析，理论计算结果与试验结果吻合较好。在此基础上，进一步分析了斜向受力情况下碳纤维布的包裹层数，轴压比，荷载角，混凝土强度等因素对抗震加固效果的影响，为更深入的研究提供了理论依据。     

内藏钢桁架深连梁联肢剪力墙抗震性能试验研究

进行了1个1/7缩尺、剪跨比为2.0的带矩形钢管混凝土叠合柱边框内藏钢桁架深连梁联肢剪力墙模型的低周反复荷载试验。分析了该剪力墙的承载力、延性、滞回特性、耗能能力等抗震性能,研究了内藏钢桁架对该联肢剪力墙抗震性能的影响。试验研究表明:内藏钢桁架深连梁联肢剪力墙具有较好的延性;内藏钢桁架混凝土连梁对提高剪力墙的承载力及延性作用显著;带钢管混凝土叠合柱的翼墙可充分发挥钢管混凝土叠合柱抗压能力强、承载力高、不易开裂、延性好的优势;该新型组合剪力墙实现了"强墙肢、弱连梁"的延性屈服机制。     

反复荷载下矩形钢管混凝土柱的抗震性能Ⅰ:试验研究

本文介绍了16根1/2比例的矩形钢管混凝土柱在常轴力和侧向低周反复荷载作用下的抗震性能试验研究，描述了构件的非线性发展过程及破坏形态，研究了不同试验参数（包括柱的轴压比、截面长宽比、含钢率、加载方向等）对矩形钢管混凝土柱抗震性能的影响。本文的工作可为矩形钢管混凝土结构的工程实践及相关标准的编制修订提供参考。     

钢筋混凝土框架柱双向受剪承载力分析

本文分析了矩形截面钢筋混凝土框架柱斜向抗剪强度的特征，研究了双向受剪承载力计算时确定折减系数的方法和截面限制条件，对双向受剪承载力计算值与静载和动载试验结果的分析表明，双向受剪承载力计算公式和截面限制条件对于矩形截面钢筋混凝土框架柱设计是偏于安全的，可以作为钢筋混凝土框架柱抗震设计的参考。     

底部加强型矩形钢管混凝土柱抗震性能试验与分析

提出了一种底部加强型矩形钢管混凝土柱,采取在柱底部区域钢板外侧贴焊钢板的构造措施,以提高其抗震耗能能力.进行了3个不同构造的矩形钢管混凝土柱模型的低周反复加载试验,模型1为普通矩形钢管混凝土柱,模型2为矩形截面底部垂直加载方向钢板外侧贴焊钢板的钢管混凝土柱,模型3为矩形截面底部双向外侧钢板均贴焊钢板的钢管混凝土柱.模型按1/5缩尺.分析了各模型的承载力、刚度及退化过程、延性、滞回耗能特性和破坏特征.给出了底部加强型矩形钢管混凝土柱正截面及斜截面承载力的计算公式,计算与实测结果符合较好.研究表明:所提出的底部加强型矩形钢管混凝土柱与普通矩形钢管混凝土柱相比,其承载力明显提高,延性和抗震耗能能力显著提高.     

叠合柱边框内藏钢板-钢撑核心筒抗震性能试验研究

提出了钢管混凝土叠合柱边框内藏钢板-钢撑混凝土组合核心筒,为了解该新型多重组合核心筒的抗震性能和破坏机理,文中进行了1个1/6缩尺的钢管混凝土叠合柱边框内藏钢板-钢撑带洞口混凝土组合核心筒的低周反复荷载试验研究.在试验研究基础上,分析了该多重组合核心筒的承载力、滞回特性、延性、刚度衰减和破坏形态.研究结果表明:钢管混凝土叠合柱边框内藏钢板-钢撑带洞口混凝土组合核心筒的抗震性能良好.     

高轴压比下钢桁架-混凝土组合剪力墙抗震研究

轴压比是剪力墙抗震设计中一个重要的控制因素，它直接关系到剪力墙的抗震性能。简要介绍了钢筋混凝土剪力墙和型钢混凝土剪力墙抗震研究的有关成果，重点介绍了轴压比对剪力墙抗震性能的影响。进行了3个1／3缩尺的剪力墙的抗震性能试验研究，包括1个普通混凝土剪力墙、1个内藏钢框架混凝土组合剪力墙和1个内藏钢桁架混凝土组合剪力墙。试验表明：在高轴压比情况下，内藏钢框架、内藏钢桁架混凝土组合剪力墙的抗震性能比普通混凝土剪力墙明显提高。     

纤维加固混凝土圆截面短柱抗震性能试验研究

通过对3根抗剪不足的混凝土圆截面短柱的拟静力试验,不仅验证了横向包裹的碳纤维布能提高短柱的抗剪承载力,改善混凝土的变形性能,从而提高短柱的抗震性能,同时验证了具有一定破损的短柱经碳纤维布强约束加固后,同样具有良好的抗震性能。文章最后对碳纤维布加固短柱的延性提高机理进行了分析。     

钢筋混凝土带暗支撑核心简体抗震性能试验研究

本文在带暗支撑剪力墙研究的基础上,进一步提出了带暗支撑核心筒体,通1/6缩尺的1个带暗支撑筒体结构和1个普通筒体结构的低周反复荷载试验,比较分析了它们的承载力、刚度、延性、滞回特性、耗能能力及破坏机制。试验表明,带暗支撑筒体比普通筒体的抗震性能明显提高。     

基于OpenSees的CFRP加固RC短柱抗震性能数值模拟

采用地震工程开源模拟软件OpenSees对CFRP加固RC短柱进行了静力Push over分析和低周往复加载分析,并与通用有限元软件ANSYS模拟结果进行对比研究.研究结果表明:利用CFRP进行加固,不仅阻止了RC短柱的脆性剪切破坏,而且使破坏模式转化为延性弯曲破坏,增强了结构延性,进而有效地提高其抗震性能;同ANSYS相比,OpenSees可以宏观的反映CFRP与混凝土共同作用的非线性力学特征,有效地对构件和结构进行加固后的承载力及抗震性能分析.     

钢筋混凝土分体柱的抗震机理

为揭示钢筋混凝土分体柱的抗震机理,在以前模型试验基础上,考虑隔板与单元柱之间的非线性接触及钢筋与混凝土之间的黏结滑移,数值模拟了钢筋混凝土分体柱的抗震性能。结果表明:分体柱可实现变短柱为“长”柱的设想;分体柱具有理想的变形能力和延性,延性系数达到4.0;分体柱的刚度随变形增加呈指数衰减,后期刚度退化较为缓和;分体柱具有较高的耗能能力,其耗能系数达1.44;隔板与单元柱的切向接触应力较小,可忽略隔板对单元柱的变形协调作用。进一步验证了钢筋混凝土分体柱具有理想的抗震性能,完善和发展了钢筋混凝土分体柱的设计理论和应用技术。     

钢筋混凝土柱对应于各地震损伤状态的侧向变形计算

采用半经验半理论的方法对以受弯为主的钢筋混凝土柱对应于各主要损伤状态的侧向变形进行了研究。本文研究的主要损伤状态包括屈服、混凝土保护层压碎、剥落、纵向受力钢筋屈曲、极限状态五个状态。首先建立了各损伤状态下柱截面受压区高度的计算方法。接着,利用对美国太平洋地震工程研究中心(PEER)建立的钢筋混凝土柱的试验数据库的统计分析,采用平截面假定和钢筋混凝土受弯构件的塑性铰理论推出了混凝土保护层压碎时压区边缘混凝土的应变大小,混凝土保护层剥落、纵筋屈曲和进入极限状态时核心区混凝土边缘的压应变大小,进而建立了钢筋混凝土柱对应于各损伤状态的变形计算方法。利用本文提出的方法得到的变形计算值与PEER提供的试验数据在统计意义上有较好的一致性。该方法可为钢筋混凝土柱基于位移的抗震设计和抗震性能评价提供依据。     

Experimental study of hollow rectangular bridge column performance under vertical and cyclically bilateral loads

To investigate the seismic performance of hollow reinforced concrete(RC) bridge columns of rectangular cross section under constant axial load and cyclically biaxial bending,five specimens were tested.A parametric study is carried out for different axial load ratios,longitudinal reinforcement ratios and lateral reinforcement ratios.The experimental results showed that all tested specimens failed in the flexural failure mode and their ultimate performance was dominated by flexural capacity,which is represented by the rupture/buckling of tensile longitudinal rebars at the bottom of the bridge columns.Biaxial force and displacement hysteresis loops showed significant stiffness and strength degradations,and the pinching effect and coupling interaction effect of both directions severely decrease the structural seismic resistance.However,the measured ductility coefficient varying from 3.5 to 5.7 and the equivalent viscous damping ratio varying from 0.19 and 0.26 can meet the requirements of the seismic design.The hollow RC rectangular bridge columns with configurations of lateral reinforcement in this study have excellent performance under bidirectional earthquake excitations,and may be considered as a substitute for current hollow RC rectangular section configurations described in the Guideline for Seismic Design of Highway Bridges(JTG/T B02-01-2008).The length of the plastic hinge region was found to approach one sixth of the hollow RC rectangular bridge column height for all specimen columns,and it was much less than those specified in the current JTG/T.Thus,the length of the plastic hinge region is more concentrated for RC rectangular hollow bridge columns.     

地震作用下纤维编织网增强钢筋混凝土柱的抗震性能分析

为了解地震作用下纤维编织网增强钢筋混凝土柱的抗震性能,采用钢筋、混凝土、纤维编织网浇筑纤维编织网增强钢筋混凝土柱,编织网主材为碳、玻璃纤维束;利用电液伺服加载系统为试件加载地震作用,监测相关数据,部分试件置入氯化钠溶液进行多次干湿循环。不同环境下的实验结果显示:纤维编织网层数越多,纤维编织网增强钢筋混凝土柱承载能力越强,抗震性能越好;配箍间距较大时,纤维编织网增强钢筋混凝土柱的抗震性能仅在地震作用的后期呈现较差状态;干湿循环次数越多,纤维编织网增强钢筋混凝土柱承载力越弱,抗震性能越差。对于氯盐环境而言,可增加纤维编织网增强钢筋混凝土柱的抗腐蚀措施改善抗震性能。适当增加纤维编织网的数量、降低配箍间距有利于提升纤维编织网增强钢筋混凝土柱的抗震性能。     

强柱系数基于结构易损性的抗震性能评估

增大柱端抗弯承载力是抗震"能力设计"措施中引导钢筋混凝土框架结构形成梁铰型有利耗能机构的关键措施。本文以6层确定性钢筋混凝土框架结构为分析对象,通过结构易损性分析评估了不同强柱系数取值对钢筋混凝土框架结构抗震性能的影响。结构易损性分析表明增大柱端抗弯承载力是改善结构抗震性能的有效措施,增大强柱系数提高了结构的变形能力,使不同破坏极限状态之间形成较大的"梯度",对防止强烈地震作用下结构的突然倒塌提供了预示。结构易损性曲线对评估结构抗震性能、选用合适的目标强柱系数提供了量化标准。     

Seismic strengthening of RC columns using external steel cage

Steel caging technique is commonly used for the seismic strengthening of reinforced concrete (RC) columns of rectangular cross‐section. The steel cage consists of angle sections placed at corners and held together by battens at intervals along the height. In the present study, a rational design method is developed to proportion the steel cage considering its confinement effect on the column concrete. An experimental study was carried out to verify the effectiveness of the proposed design method and detailing of steel cage battens within potential plastic hinge regions. One ordinary RC column and two strengthened columns were investigated experimentally under constant axial compressive load and gradually increasing reversed cyclic lateral displacements. Both strengthened columns showed excellent behavior in terms of flexural strength, lateral stiffness, energy dissipation and ductility due to the external confinement of the column concrete. The proposed model for confinement effect due to steel cage reasonably predicted moment capacities of the strengthened sections, which matched with the observed experimental values. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

锈蚀箍筋约束混凝土加固柱抗震性能分析

为研究加固后锈蚀箍筋约束混凝土柱的抗震性能,设计16个钢筋混凝土矩形柱,对加速锈蚀后的试件采用外包钢及CFRP、GFRP材料进行加固处理,随后开展低周往复荷载试验,以研究不同加固材料、不同加固包裹方式、不同黏结材料等因素对锈蚀箍筋约束混凝土柱滞回曲线、骨架曲线、刚度衰减、延性性能及耗能能力等抗震性能指标的影响。研究结果表明:(1)与未锈蚀柱相比,加固后的箍筋锈蚀柱以弯剪破坏为主,CFRP加固试件较GFRP加固试件具有更高的承载力,但破坏时延性不如GFRP加固试件;(2)外包钢加固试件、CFRP加固试件、GFRP加固试件的耗能能力较未锈蚀试件分别增大222.3%、123.9%、98.5%,延性系数也相应增大45.3%、22.3%、25.6%。总之,外包钢加固对箍筋锈蚀柱抗震性能的提升最大,CFRP加固次之,但优于GFRP加固;整包加固优于环包加固;环氧树脂胶黏结略优于水泥基灌浆料黏结。