高强灌浆料与钢筋黏结滑移试验研究

高强灌浆料被普遍用于装配式混凝土结构节点连接,用以提高钢筋连接的锚固性能.文中采用控制变量法设计了87个中心拔出试件来探究抗压强度、钢筋强度等级、钢筋直径、横向配箍和黏结长度等因素对钢筋-灌浆料黏结性能的影响.结果表明:提高灌浆料的抗压强度(85.8～122.7 MPa)不能提高黏结强度,这区别于以往混凝土拔出试验的研...     

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。     

往复荷载作用下锈蚀钢筋混凝土柱黏结滑移模型及数值模拟研究

为实现地震作用下锈蚀钢筋混凝土柱精细化数值模拟分析,基于已有研究成果建立往复荷载作用下锈蚀钢筋与混凝土间的黏结滑移本构模型:结合课题组前期试验结果,采用ABAQUS有限元分析软件对建立的黏结滑移本构模型进行有效性验证,通过对数值计算结果与试验结果之间误差分析,进一步对黏结滑移模型中的摩擦黏结应力系数和退化系数进行修正,最终建立更为合理的锈蚀钢筋与混凝土间黏结滑移本构模型。通过数值计算结果与试验结果的再次比较,验证修正后黏结滑移本构模型的有效性。结果表明:修正后的锈蚀钢筋与混凝土间黏结滑移模型可更好地反映往复荷载作用下锈蚀钢筋混凝土柱的滞回性能。该成果可为地震作用下锈蚀钢筋混凝土结构的数值分析计算提供理论参考。     

FRP约束混凝土矩形短柱的延性分析

将已有混凝土柱延性的定义、纤维截面模型及等效塑性铰方法应用于纤维增强复合材料(FRP)约束矩形混凝土试件的延性分析,通过FRP约束矩形混凝土应力-应变关系考虑FRP约束的影响,计算结果与试验结果符合较好。同时,对FRP约束混凝土矩形柱延性的主要影响参数进行了分析,该方法可以进一步用于FRP约束混凝土试件延性的定量参数研究。     

FRP加固钢筋混凝土圆柱破坏模式及纤维应变特性研究

大量试验验证了FRP约束混凝土圆柱能显著提高其抗震性能,但对FRP加固柱的破坏模式以及FRP应变发展规律还没有进行系统研究,而FRP加固混凝土圆柱破坏模式的预测与对其抗震性能的评估直接相关.试验表明,当FRP加固混凝土圆柱从弯剪破坏向弯曲破坏过渡时,FRP应变发展规律会发生显著变化.控制FRP有效极限应变就可以对加固柱的破坏模式进行控制,并且FRP加固柱受剪承载力的计算也和FRP有效极限应变密切相关.建议了FRP加固混凝土圆柱有效极限应变值,给出了判别FRP加固混凝土圆柱破坏模式的方法,与试验结果比较表明该判别方法简单有效.     

基于OpenSEES的FRP加固装配式梁柱节点抗震性能研究

为研究FRP加固对装配式梁柱节点及整体框架结构抗震性能的影响,本文基于OpenSEES有限元程序,建立了某装配式梁柱节点的有限元计算模型,以相关试验为基础,比较验证了所建有限元模型的可靠性。同时选用合适的FRP约束混凝土本构关系来表征FRP对混凝土性能的提升作用,设计3种装配式梁柱节点FRP加固方案,并通过有限元数值模拟,分析比较了节点承载力、滞回曲线和位移延性的差异,考察了FRP包裹层数等因素对节点承载力的影响。随后对装配式框架结构设计了3种FRP加固方式,并选取3条地震波进行结构动力时程分析以考察结构抗震性能。结果表明：FRP环向包裹加固及纵向加固能分别有效提高节点的延性能力和承载能力;FRP加固的装配式框架结构具有更好的延性及耗能能力,能有效增强结构的整体抗震性能,为装配式结构FRP加固设计提供参考。     

高延性FRP加固大尺寸混凝土柱轴压力学性能研究

现有纤维增强复合材料(FRP)约束混凝土短柱的研究多基于小尺寸试件,对大尺寸试件的研究较少.聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维增强复合材料(PET FRP)和聚萘二甲酸乙二醇酯纤维增强复合材料(PEN FRP)是由回收废弃塑料制成的环保型高延性FRP.高延性FRP具有超过5％的断裂应变,超过传统FRP断裂应变(1.5～3％).本...     

部分无黏结预制预应力混凝土框架及其节点抗震能力研究

首先介绍了采用后张预应力筋将预制梁和柱构件拼装在一起组成的框架结构的基本形式及特点,接下来对两榀预制框架中节点进行了低周反复加载试验研究,并对一榀三层两跨框架结构进行了弹塑性静力分析,试验和理论分析结果表明经过合理设计的部分无黏结预制预应力混凝土框架结构能够满足抗震设防的要求,且卸载后残余变形较小,具有较强的恢复性能。     

FRP（钢绞线）加筋混凝土梁正截面受弯承载力计算

纤维增强复合筋、不锈钢绞线等高强材料作为混凝土梁的受力筋可以充分发挥强度高、耐腐蚀性能好等优点,在土木工程中得到了广泛应用。为了分析此类高强材料加筋混凝土梁的受弯性能,在平截面假定基础上,对混凝土和受力纵筋分别采用混凝土Hongnestad模型和线弹性模型,通过平衡条件,推导了FRP（钢绞线）加筋混凝土梁受弯承载力的计算公式,并与国内外82根简支梁的试验结果进行了对比。研究结果表明：加筋混凝土梁抗弯强度试验值与理论值之比的平均值为1.07,标准差为0.14。建议公式可以较好地计算FRP（钢绞线）加筋混凝土梁的受弯承载力。实际工程构件抗弯截面设计时,建议安全配筋率取1.4倍平衡配筋率,设计截面弯矩取0.625倍理论受弯承载力,以使构件具有足够安全储备。     

纤维塑料约束混凝土柱抗震性能研究综述

作为一种新型建筑结构材料，纤维塑料（Fiber Reinforced plastic,简称FRP）在某些特定的条件下可替代传统的木、钢和钢筋材料，具有高强、轻质、抗腐蚀和耐疲劳，温度作用下稳定性好等特点，因而受到土木工程界的关注。本文简要从结构试验、计算理论和计算方法三个方面阐述了国内外研究者对FRP约束混凝土抗震性能的研究现状，并分析了研究中存在的不足。在比较了大量的研究成果之后，基于组成FRP约束混凝土的FRP及其核心混凝土之间组合作用的特点，探讨了FRP约束混凝土抗震性能研究中的若干关键问题。最后，展望了FRP约束混凝土结构抗震性能研究的发展前景。     

基于梁式试验的CFRP布-混凝土界面粘结滑移模型研究

设计了CFRP布-混凝土界面粘结性能的梁式试验方案,考虑高强混凝土和CFRP布加固量对粘结滑移关系的影响,设计制作5个试件,进行了静载作用下的试验。试验结果显示,试件均发生混凝土内聚破坏的剥离破坏,拉下约1-5mm混凝土层。绘出了CFRP布表面应变的分布曲线和粘结滑移曲线。曲线显示,荷载较小时,随着距加载端距离的增加,CFRP布表面应变明显降低;开始剥离后,最大应变即剥离向自由端发展;粘结滑移曲线分上升段、下降段。基于试验数据,给出了最大粘结剪应力τmax和界面破坏能Gf的表达式,在已有模型的基础上,提出了适用于高强混凝土的CFRP布-混凝土界面粘结滑移模型。     

形状记忆合金绞线与混凝土的粘结滑移性能及影响因素研究

采用拉拔试验对SMA绞线与混凝土之间的粘结滑移性能进行研究,分析了拉拔试件的破坏模式和受力过程,阐述了SMA绞线与混凝土之间粘结滑移的相互作用机理,讨论了拉拔试件粘结滑移性能随混凝土强度、混凝土保护层厚度、SMA绞线锚固长度以及加载速度的变化规律,建立了SMA绞线锚固长度的计算公式。结果表明:拉拔试件的破坏模式以典型破坏为主,其受力过程分为5个阶段:弹性阶段、转动脱胶阶段、内部拥塞阶段、衰减阶段和残余阶段。同时,随着混凝土强度的增大,试件的极限粘结强度也增大;当保护层厚度达到一定数值后,增加保护层厚度对试件的极限粘结强度几乎没有影响;SMA绞线的锚固长度越大,试件的极限粘结强度越小;试件的极限粘结强度会随着加载速度的增大而小幅增大,若加载速度过快,SMA绞线则会发生散捆断裂。此外,所建立的SMA绞线锚固长度计算公式可以考虑多种影响因素,对SMA绞线用于土木工程结构中需要考虑的锚固、搭接和细部构造等结构设计问题具有一定的理论意义及实用价值。     

FRP复合锚固技术试验研究

经外粘纤维增强聚合物（FRP）片材进行抗弯加固的钢筋混凝土梁,除发生正截面破坏外,经常会出现早期的剥离破坏,导致纤维的抗拉强度不能有效利用甚至使加固失效。本文提出一种新型的用于阻止剥离破坏发生的FRP复合锚固技术。该技术改良了机械锚固系统,通过钢片和螺杆实现了对纤维片材的锚固。通过11根抗弯加固梁的试验,主要研究了FRP复合锚固技术的有效性以及其对FRP应变分布和界面剪应力分布的影响。研究结果表明,该技术可以有效防止早期剥离破坏的发生,显著提高FRP片材的强度利用率,明显增强FRP片材与钢筋混凝土构件之间的界面粘结强度,具有良好的工程应用前景。     

十字带侧板型抗剪连接件受剪性能试验研究

提出一种十字带侧板型抗剪连接件,以混凝土强度、抗剪连接件长度、抗剪连接件数量为参数设计四个试件,并进行往复加载试验,研究其破坏形态、剪力-位移曲线、骨架曲线、初始刚度、抗剪承载力和应变等指标。结果表明:四个试件的破坏形态基本一致,均由抗剪连接件与混凝土梁连接处率先产生裂缝,并向上端和下端发展,在混凝土出现压溃后达到极限状态;剪力-滑移曲线走势基本相同,均包括初始弹性阶段、弹塑性阶段和破坏阶段。另外,提高混凝土强度可增大试件初始刚度达16.44%,并能有效降低位移及应变;增大抗剪连接件长度仅提高试件初始刚度的4.25%,且对位移和应变的影响也较小;提高抗剪连接件数量可使初始刚度增大47.82%,抗剪连接件始终处于弹性,且有效减小位移和混凝土损伤,以及提高试件承载能力,满足弯剪分离式组合连接节点预期1mm最大位移的要求。     

板钉连接CFST柱-RC梁节点梁端塑性铰区受力性能数值模拟

建立竖板-栓钉连接钢管混凝土（CFST）柱-钢筋混凝土（RC）梁节点试件（SSJD）拟静力加载试验有限元模型,并在节点损伤情况、梁端荷载-位移曲线等数值模拟结果与试验结果吻合较好的基础上,进一步开展了RC梁混凝土强度、配筋率ρ_s和连接竖板长度L_b及界面连接情况等对CFST柱-RC梁节点梁端塑性铰区域力学性能的影响。研究结果表明,RC梁混凝土强度对试件SSJD塑性铰区域受力性能的影响较小;适筋范围内RC梁配筋率增加可适当提高试件SSJD承载力和延性;随着连接竖板长度的增加,梁端塑性铰区域外移,梁破坏荷载增大;本研究给出的RC梁与CFST柱之间的界面抗剪承载力模拟值与计算值吻合较好,可用于界面抗剪设计。     

基于缝宽-滑移理论的铝合金配筋混凝土梁粘结性能研究

铝合金筋与混凝土的粘结性能是影响铝合金配筋新型混凝土梁承载力的重要因素。对9根铝合金配筋混凝土梁和2根钢筋混凝土对比梁进行了静载试验,分析混凝土梁在加载过程中的裂缝发展情况,基于缝宽-滑移理论研究试验梁的粘结性能。研究结果表明:同级荷载作用下,钢筋混凝土梁的裂缝宽度小于铝合金配筋混凝土梁,钢筋与混凝土的粘结性能优于铝合金与混凝土的粘结性能;混凝土梁中纵筋所受拉力,实质上是混凝土开裂后,单元体内部粘结力的合力;纵筋与混凝土的粘结滑移量与粘结力直接相关,可通过代数和微积分计算得到二者的对应关系。     

爆炸荷载下FRP约束钢筋混凝土结构动力响应研究现状

纤维增强复合材料（Fiber Reinforced Polymer,简称"FRP"）具有轻质高强、耐腐蚀、耐疲劳和低导热系数等优点,现已广泛应用于土木工程各领域。针对FRP约束钢筋混凝土结构的抗爆性能,通过综述近年来国内外爆炸荷载下FRP约束钢筋混凝土结构动力响应的研究现状及进展,表明FRP材料的约束对钢筋混凝土结构的抗爆性能有显著的提高作用。此外,从相关理论研究、试验研究和数值模拟3个方面介绍了主要成果。针对现有成果,对爆炸荷载下FRP约束钢筋混凝土结构动力响应研究提出了需要进一步研究和解决的问题,可为后续研究提供一定的参考。     

玄武岩纤维片材和碳纤维片材高温后拉伸性能比较

对未经环氧树脂浸渍以及经环氧树脂充分浸渍的单向玄武岩纤维增强复合材料（BFRP）片材和碳纤维增强复合材料（CFRP）片材进行了高温后拉伸性能试验。试验结果表明,常温下和高温后BFRP片材的拉伸强度和拉伸模量均远远小于CFRP片材,但伸长率一般高于CFRP片材;常温下,环氧树脂的存在能够显著提高FRP片材的拉伸强度,但高温处理后,环氧树脂的作用不明显,尤其对于CFRP片材;浸渍环氧树脂的CFRP片材和BFRP片材的拉伸强度随温度的变化规律基本一致,均呈现出先降后升再降的趋势,并在150℃左右时取得最大;浸渍和未浸渍环氧树脂的FRP片材在经历300～400℃高温处理后强度均出现急剧下降;当处理温度大于200℃时,处理时间越长,FRP片材的拉伸强度和拉伸模量下降越多。