往复水平荷载作用下不同桩型单桩水平承载性能足尺对比试验研究

选取天津市汉沽区典型软土场地,针对预应力管桩、预应力空心方桩、钻孔灌注桩共38根足尺桩,展开现场原位土体条件下的单桩拟静力试验;探究各桩型足尺桩在考虑桩–土相互作用条件下受到桩顶低周往复水平荷载作用时的承载性状及抗震性能,并基于不同桩型做出对比。通过对预应力桩、增配不同数量非预应力筋形成的复合配筋桩及灌注桩的破坏形态、荷载–位移关系、位移延性的对比分析,结果表明:常规预应力桩延性较差,呈脆性破坏;增配非预应力筋是提高预应力桩抗震性能的有效措施;复合配筋桩的位移延性及耗能能力得到显著改善,呈延性破坏;不同配筋率的灌注桩的位移延性系数均在4.5以上,具有较好的延性及耗能性能;复合配筋桩及灌注桩的位移延性系数均随非预应力筋配筋率的增加呈先增大后减小的趋势,存在一个最优的非预应力筋配筋率,使得其位移延性最好。     

高强混凝土框架柱截面尺寸效应的变化规律

根据收集的117根高强混凝土框架柱在固定轴向荷载和水平反复荷载作用下的试验结果,用MATLAB软件编制的程序计算出试验柱的骨架曲线、屈服位移和屈服荷载、最大位移和最大荷载、极限位移和极限荷载、延性系数、弹性刚度、强化刚度、最大刚度和退化刚度、各滞回环面积和累计滞回环面积,并用ORIGIN软件一元线性拟合出各参数与截面面积或截面高度之间的关系式,然后根据ORIGIN软件回归结果分析了截面尺寸对框架柱承载力、延性、刚度及耗能的影响规律。结果表明:随着截面面积的增大,名义弯矩逐渐降低,试件承载力最大试验值与按照规范计算的最大承载力的比值逐渐减小,框架柱的延性逐渐降低; 随着截面高度的增加,框架柱的极限位移角逐渐降低,框架柱的强化刚度、退化刚度及最大刚度与弹性刚度的比值均逐渐增大,框架柱的平均耗能系数逐渐降低。     

配置HRB500钢筋的混凝土异形柱抗震性能试验研究

通过对4根+形和4根T形配置HRB500钢筋的混凝土异形柱试件进行低周往复荷载试验,对比分析了试件的破坏特征、承载能力、位移及延性、滞回特征、刚度退化、耗能能力及累积损伤等抗震性能指标,研究轴压比和配箍特征值对高强钢筋混凝土异形柱抗震性能的影响。研究表明:试件的破坏形态为弯曲剪压型;随着轴压比的增加,试件的极限承载力提高,但试件的变形能力和延性降低,刚度退化加快;增大配箍特征值,提高了试件的开裂荷载、变形能力及延性,改善了试件的滞回特性,减轻了试件的累积损伤程度。研究结果为配置高强钢筋的混凝土异形柱结构设计提供了参考。     

空腹式型钢混凝土异形柱框架抗震性能试验研究

通过对空腹式型钢混凝土(SRC)异形柱框架进行低周反复加载试验,观察结构的受力过程和破坏形态,获得结构的荷载-位移滞回曲线和骨架曲线以及主要阶段的荷载和位移值,并分析结构的层间位移角、延性、耗能性能及刚度退化等抗震性能指标。试验结果表明:空腹式SRC异形柱框架破坏时形成梁铰机制,属于"强柱弱梁"型结构;滞回曲线较为饱满,刚度退化小;弹塑性极限层间位移角超过规范规定的限值,抗倒塌能力强;延性和耗能能力均优于钢筋混凝土异形柱框架。     

FRP-PVC管约束圆形截面钢筋混凝土组合柱滞回性能试验研究

6个FRP-PVC管约束圆形截面钢筋混凝土组合柱试件进行滞回性能试验,研究轴压比n、FRP横向包裹层数m和FRP类型对组合柱在低周往复荷载作用下的破坏模式、滞回特性、位移延性、能量耗散能力、承载力退化、刚度退化等性能的影响。试验结果表明,当外包FRP-PVC管开裂并退出工作时,试件承载力呈跳跃式下降,试件退化为钢筋混凝土柱,可将外包FRP-PVC管的开裂作为该类构件即将破坏的首次预警;所有试件的滞回曲线均较为饱满,捏缩现象不明显,滞回性能良好;试件的承载力退化不显著;轴压比的增大提高了试件的峰值荷载,同时延缓了刚度退化趋势,降低了试件的耗能能力;与BFRP包裹的试件相比,CFRP包裹试件的峰值荷载、耗能能力有所提高,刚度退化延缓;BFRP包裹层数的增加可以延缓试件刚度退化并提高其延性。     

FRP-PVC管约束圆形截面钢筋混凝土组合柱滞回性能试验研究

对6个FRP-PVC管约束圆形截面钢筋混凝土组合柱试件进行滞回性能试验,研究轴压比n、FRP横向包裹层数m和FRP类型对组合柱在低周往复荷载作用下的破坏模式、滞回特性、位移延性、能量耗散能力、承载力退化、刚度退化等性能的影响。试验结果表明,当外包FRP-PVC管开裂并退出工作时,试件承载力呈跳跃式下降,试件退化为钢筋混凝土柱,可将外包FRP-PVC管的开裂作为该类构件即将破坏的首次预警;所有试件的滞回曲线均较为饱满,捏缩现象不明显,滞回性能良好;试件的承载力退化不显著;轴压比的增大提高了试件的峰值荷载,同时延缓了刚度退化趋势,降低了试件的耗能能力;与BFRP包裹的试件相比,CFRP包裹试件的峰值荷载、耗能能力有所提高,刚度退化延缓;BFRP包裹层数的增加可以延缓试件刚度退化并提高其延性。     

T形型钢混凝土柱火灾后抗震性能试验研究

对3根火灾后和1根未受火的型钢混凝土T形柱进行拟静力加载试验,得出异形柱的滞回曲线、刚度退化曲线、延性系数等力学性能。试验结果表明:火灾损伤明显削弱异形柱的滞回性能,位移延性和耗能能力,降低了构件的屈服强度和极限承载力,加速了强度和刚度的衰减;配箍率的增加可显著改善构件的位移延性和滞回耗能能力,提高构件的承载力,延缓构件的刚度和强度退化;三折线模型仍适用于火灾后异形柱中。     

焊接封闭箍筋约束混凝土柱拟静力试验研究

为研究焊接封闭箍筋约束混凝土柱的抗震性能,共进行了12根焊接封闭箍筋混凝土柱试件在低周反复荷载作用下的拟静力试验。分析了试件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能性能、刚度退化等抗震性能指标。试验结果表明:各试件滞回曲线较为饱满,捏缩现象较轻,表现出良好的延性及耗能性能;随着剪跨比的增大,试件的承载能力逐渐减小,延性及耗能能力增强;随着轴压比的增大,试件的承载能力、延性及耗能能力均增大;各试件的极限位移角均大于1/25,抗震性能良好,能满足工程实践的要求。     

钢筋混凝土梁的变幅滞回性能及其损伤评价

基于22根具有不同配筋率和配箍率的钢筋混凝土梁试件的变幅加载试验,研究钢筋混凝土梁的变幅滞回性能、承载力和加载刚度的衰变规律及其损伤评估方法,提出变幅滞回荷载作用下钢筋混凝土梁的损伤量化指标,分析了峰值位移、累积滞回耗能和加载历程对RC梁损伤的影响。研究表明：对于变幅滞回荷载作用下钢筋混凝土梁,耗能能力衰减指数、承载力衰减指数和加载刚度衰减指数的发展不完全同步,但三者都与历史峰值位移、累积滞回耗能有关;耗能能力衰减指数与承载力衰减指数呈波动型非单调增长,而加载刚度衰减指数呈单调增长趋势,因此加载刚度衰减指数更适合用来作为变幅滞回钢筋混凝土梁的损伤评价指标;当RC梁的延性系数较小时（k_,max< 3）,其损伤与延性系数保持正相关关系,累积滞回耗能数量和峰值位移出现时点对这一关系影响甚微,而配箍率的增加能够明显降低RC梁的损伤。因此,控制延性系数并提高配箍率是控制RC梁地震损伤的一个稳定而有效的途径。     

方钢管混凝土柱-钢梁平面框架抗震性能试验研究

进行了3榀方钢管混凝土柱-钢梁平面框架的低周反复加载试验,分析了轴压比和梁柱线刚度比对框架抗震性能的影响。得到了框架的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线及各阶段的荷载和位移值,分析了框架的破坏特征、延性、耗能能力、承载能力及刚度退化。试验结果表明：框架滞回曲线饱满,具有良好的变形性能和耗能能力;增大轴压比将降低框架的延性和水平极限承载力,提高框架的耗能能力;增大梁柱线刚度比将降低框架的延性和耗能能力,提高框架的水平极限承载力。试验结果可为方钢管混凝土柱-钢梁框架的工程应用提供参考。     

螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱滞回性能试验研究

为了研究螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱的滞回性能,以轴压比、配箍率、配钢形式以及截面形式为变化参数,设计10个试件（其中空腹式型钢混凝土柱对比试件1个,复合螺旋箍筋混凝土柱对比试件1个）进行低周反复加载试验。观察试件的破坏形态,获取各试件的滞回曲线和骨架曲线。分析试件的极限承载力、层间位移角、延性、耗能、强度衰减和刚度退化等抗震性能指标,以及各变化参数对其抗震性能的影响。结果表明：螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱主要表现为弯曲破坏和黏结破坏;相比空腹式型钢混凝土柱和复合螺旋箍筋混凝土柱,螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱的滞回曲线更为饱满,承载力、延性和耗能均有提高;随着轴压比的增大,其承载力、刚度和耗能能力提高,但延性和变形能力降低,强度衰减和刚度退化现象更为严重;随着螺旋箍筋配箍率的增大,承载力、刚度、延性、耗能能力和变形能力逐渐提高;相同总含钢量下,增大螺旋筋配箍率比增大型钢间接配钢率对其延性和耗能能力的提高更显著,对其承载力则相反;三种截面形式中,Ⅲ类截面试件表现出最优的抗震性能。     

高强混凝土加芯柱抗震性能试验研究

进行了高轴压比下7根高强混凝土加芯柱的低周往复加载试验,阐述了其主要试验现象及破坏形态,对各试件的滞回性能、延性、承载力、强度及刚度退化、耗能性能等试验结果进行研究,并分析了其主要影响因素：核心区面积、纵筋配筋率和箍筋配箍率,对其抗震性能的影响规律。结果表明：通过在普通高强混凝土柱中部配置纵向钢筋及复合箍筋,所形成的加芯柱具有良好的滞回延性和稳定的后期强度,等效粘滞阻尼系数符合弯曲破坏混凝土柱0.1～0.2的范围。在设计轴压比高达0.85时极限位移角仍不小于1/50;核心区面积较大、核心纵筋配筋率高、箍筋间距小的柱承载力高、延性好;核心纵筋配筋率高、核心区面积小、箍筋间距小的柱耗能能力强;各试件在加载初期刚度退化较快,后期较慢。     

再生混凝土空心砌块填充墙-型钢再生混凝土框架结构抗震性能试验研究

通过对4榀1/2.5比例单层单跨再生混凝土空心砌块填充墙-型钢再生混凝土框架结构的抗震性能试验,研究了填充墙砌块强度、轴压比以及墙体拉筋间距等对该结构抗震性能的影响。分析了试件的破坏形态、滞回曲线及骨架曲线、承载力、层间位移角、位移延性、耗能能力以及刚度退化。结果表明：再生混凝土空心砌块填充墙-型钢再生混凝土框架结构中墙体部分先于框架部分破坏,且框架的破坏机制符合“梁铰机制”,滞回曲线较为饱满,耗能能力良好,具有较强的抗倒塌能力;随着填充墙砌块强度的降低,结构承载力下降,位移延性系数增大,初始刚度减小且刚度退化速率降低,结构破坏时层间位移角和等效黏滞阻尼系数增大;增大轴压比使结构承载力提高,位移延性系数下降,初始刚度明显提高且刚度退化速率上升,结构破坏时层间位移角以及等效黏滞阻尼系数均略有降低;减小墙体拉筋间距使结构承载力及位移延性有所提高,初始刚度增加,但刚度退化速率基本不变,结构破坏时层间位移角及等效黏滞阻尼系数均增大。     

预应力高强钢绞线网-聚合物砂浆加固剪力墙抗震性能试验研究

通过对9片预应力高强钢绞线网-聚合物砂浆加固的钢筋混凝土剪力墙和1片未加固对比墙试件进行低周往复加载试验,研究了轴压比、单双面加固、预应力水平对抗震加固效果的影响。试验结果表明：经预应力高强钢绞线网-聚合物砂浆技术加固后,较未加固试件,剪力墙试件的开裂荷载提高83%、屈服荷载提高100%、极限荷载提高9.5%;双面加固试件的滞回性能要优于单面加固试件;在轴压比n=0.4下,较未加固试件,单面加固试件的延性最大增幅为27.7%,耗能能力最大增幅为66.07%;双面加固试件的延性最大增幅为72.8%,耗能能力最大增幅为96.60%。此外,加固后试件的刚度显著提高,刚度退化减缓;预应力水平的提高对试件的耗能能力和刚度退化影响不大,但对延性的影响较明显。     

环氧涂层钢筋海水珊瑚混凝土柱抗震性能与损伤评价

为了研究海水珊瑚混凝土柱的抗震性能,以混凝土类型、纵筋配筋率、配箍率和轴压比为主要参数,开展了6个环氧涂层钢筋混凝土柱低周反复荷载试验,分析了柱的破坏形态、承载力、延性和滞回耗能等变化。研究结果表明：环氧涂层钢筋海水珊瑚混凝土具有良好的抗震性能,海水珊瑚混凝土对柱延性、刚度退化有明显影响,而对承载力与耗能能力影响较小;海水珊瑚混凝土柱位移延性系数和承载力较普通混凝土柱降低19.25%与6.67%,而屈服荷载和峰值位移分别提高5.94%、25.90%;环氧涂层钢筋海水珊瑚混凝土柱耗能能力和滞回特性随纵筋配筋率和轴压比的变化而显著改变;增大配箍率可提高其延性。针对环氧涂层钢筋海水珊瑚混凝土柱提出了骨架曲线模型与抗震损伤评估模型。分析表明,侧移达到弹塑性层间位移角限值时,海水珊瑚混凝土柱纵筋配筋率或配箍率宜分别提高10%、16%,可以使其震损水平与普通混凝土柱相近。     

压-弯-剪-扭复合受力钢筋混凝土L形截面柱抗震性能试验研究

为研究压-弯-剪-扭复合受力下钢筋混凝土L形截面柱的抗震性能，以扭弯比、轴压比为变化参数，设计6个钢筋混凝土柱试件在恒定轴力和反复弯-剪-扭复合作用下的加载试验。观察试件的破坏过程和形态，得到其扭矩-扭转角滞回曲线和荷载-位移滞回曲线，以及试件的开裂点、峰值荷载点和破坏点等特征参数。基于试验数据，分析扭弯比和轴压比变化对钢筋混凝土L形截面柱的压碎区高度、钢筋应变、承载力、位移延性、层间侧移角、耗能能力、承载力及刚度退化等抗震性能指标的影响。结果表明：低周反复压-弯-剪-扭钢筋混凝土L形截面柱破坏形态表现为弯曲、弯扭和扭剪破坏，滞回曲线呈捏拢的S形，随着扭弯比的增大，柱根部压碎区高度变小，翼缘裂缝发展更为完善，纵筋应力增大，箍筋应力减少，开裂荷载和受扭承载力均有提高，试件扭转延性提高但位移延性降低，初始刚度较小且退化更为平稳；而轴压比则与受扭承载力和弯曲刚度密切相关，轴压比越大，受扭承载力越大，弯曲刚度提高；试件弯曲耗能的等效黏滞阻尼系数在0.08~0.28之间，扭转耗能的等效黏滞阻尼系数为0.13~0.23，试件耗能占比由初期扭转耗能为主向弯曲耗能转变，L形截面柱性能水平对应的层间位移角均能满足相关规范要求。扭矩的存在对试件抗震性能削弱较大。     

冷挤压套筒连接RC装配式剪力墙抗震性能试验研究

为解决RC装配式剪力墙钢筋连接施工和质量检验困难的问题,提出了一种采用冷挤压套筒钢筋连接方式的装配式剪力墙构造形式。为探明此连接方式装配式剪力墙的可行性及其抗震性能,完成7个装配式剪力墙试件和2个现浇剪力墙对比试件的拟静力试验。对试件的水平荷载-侧移曲线及其特征点、钢筋应变进行了分析。结果表明：装配式剪力墙试件和现浇剪力墙试件均为压弯破坏。在简化构造的情况下,冷挤压套筒连接能有效传递钢筋拉压力。采用该连接的装配式剪力墙具有良好的抗震性能,耗能能力、延性均与现浇剪力墙试件接近。在轴压比为0.25~0.6范围内,轴压比增大,承载力增大,极限位移角减小;在剪跨比为0.9~1.35范围内,剪跨比增大,承载力减小,极限位移角增大,刚度退化更为平缓。     

现浇与预制装配式混凝土框架节点抗震性能试验

为研究预制装配式混凝土框架结构连接节点的抗震性能,探讨其与现浇混凝土框架结构节点之间的性能差异,设计并制作了2组预制装配式混凝土框架节点试件和1组现浇混凝土框架节点试件,通过试验研究试件的滞回特性、承载能力、位移延性、强度退化和耗能能力等抗震性能及其破坏特征。结果表明:通过合理的设计,预制装配式混凝土框架节点的滞回耗能性能与现浇混凝土框架节点相当,其承载力和初始刚度基本等同于现浇混凝土结构节点,但其承载力退化速度快于现浇混凝土框架节点,屈服后预制构件累积损伤程度较现浇构件严重;预制装配式混凝土框架节点在轴压比较大时,节点破坏较为严重,耗能更多。