HRB400级钢筋混凝土短柱抗震试验研究

通过对HRB400级钢筋混凝土短柱在水平反复荷载作用下的抗震试验研究,分析了HRB400级钢筋和C60,C70,C80高强混凝土匹配下的配箍率为0.269%、剪跨比为1.9的混凝土短柱破坏形态、滞回特性,并将试验得到的承载力与采用现行规范公式计算结果进行了比较。研究结果表明:试验柱承载力随混凝土强度的增大而增大;试验柱在水平反复荷载作用下发生的都是脆性的剪切破坏,延性极差;采用现行规范计算HRB400级钢筋混凝土短柱的受剪承载力过于保守。     

高强混凝土框架短柱力学性能的试验研究

本文对12根高强混凝土框架短柱在反复荷载作用下的力学性能进行了试验研究,通过试验分析了影响高强混凝土短柱位移延性和抗剪强度的因素,得出高强混凝土短柱抗剪强度的计算公式,计算值与试验结果较为吻合,并给出了相应的关系曲线。     

高强混凝土短柱的抗剪强度

通过对轴向荷载和水平低周反复荷载作用下高强混凝土框架短柱的试验研究,得出了高强混凝土框架短柱抗剪强度的计算公式,计算结果与试验值较为吻合。     

高强圆钢管混凝土短柱轴压承载力试验研究

为了研究高强钢管混凝土短柱的承载性能,进行了13个高强圆钢管混凝土短柱轴压试验,从破坏模式、荷载-位移关系、承载力、残余承载力和延性方面对内填普通强度混凝土和超高性能混凝土的短柱受力性能进行了对比分析,研究了钢管强度、混凝土强度以及径厚比对两种钢管混凝土短柱的轴压性能影响。试验结果表明：钢管混凝土短柱的破坏模式与等效径厚比相关,分为腰鼓型破坏和剪切型破坏两种;在相同钢管强度及径厚比条件下,内填普通强度混凝土的短柱较内填高性能混凝土的短柱具有更高的承载力提高系数和残余承载力比,以及更好的延性。同时,将试验承载力结果与我国GB 50936—2014《钢管混凝土结构技术规范》、欧洲规范BS EN 1994-1-1：2004和美国规范ANSI/AISC 360-16中相关公式计算结果进行对比,发现现行规范一定程度上高估了高强钢管超高性能混凝土短柱的承载力。结合已有试验统计数据与高强圆钢管混凝土短柱试验结果,对圆钢管高强及超高强混凝土短柱受压截面承载力计算公式进行修正,得到偏安全的短柱轴压承载力计算公式。     

高强箍筋高强混凝土短柱抗震性能试验研究

为了研究高强箍筋约束高强混凝土短柱在地震作用下的抗震性能,采用建研式加载装置,通过14根高强混凝土短柱试件的低周反复加载试验,研究了高强箍筋约束高强混凝土短柱的破坏形态、滞回性能、骨架曲线、变形和延性、耗能能力以及高强箍筋的应力发挥水平和受剪承载力计算等,分析了轴压比、剪跨比、箍筋强度、箍筋间距、箍筋形式和混凝土强度等因素对短柱破坏形态、滞回性能和承载力的影响。结果表明：短柱破坏形态受设计参数的影响有剪切破坏和剪切黏结破坏两类;与普通强度箍筋混凝土短柱相比,高强箍筋高强混凝土短柱在节约材料的同时具有优越的抗震性能和抗倒塌能力;达到极限荷载后,箍筋的应变发展较快,高强箍筋的强度发挥充分,短柱的抗震性能明显改善;通过对高强箍筋应力取值进行适当修正,采用GB 50010-2010规范公式计算高强箍筋高强混凝土短柱的受剪承载力是可行的。     

Experimental study on behavior of circular concrete-filled high- strength steel tubular stub columns under compression

为了研究高强钢管混凝土短柱的承载性能，进行了13个高强圆钢管混凝土短柱轴压试验，从破坏模式、荷载-位移关系、承载力、残余承载力和延性方面对内填普通强度混凝土和超高性能混凝土的短柱受力性能进行了对比分析，研究了钢管强度、混凝土强度以及径厚比对两种钢管混凝土短柱的轴压性能影响。试验结果表明：钢管混凝土短柱的破坏模式与等效径厚比相关，分为腰鼓型破坏和剪切型破坏两种；在相同钢管强度及径厚比条件下，内填普通强度混凝土的短柱较内填高性能混凝土的短柱具有更高的承载力提高系数和残余承载力比，以及更好的延性。同时，将试验承载力结果与我国GB 50936—2014《钢管混凝土结构技术规范》、欧洲规范BS EN 1994-1-1：2004和美国规范ANSI/AISC 360-16中相关公式计算结果进行对比，发现现行规范一定程度上高估了高强钢管超高性能混凝土短柱的承载力。结合已有试验统计数据与高强圆钢管混凝土短柱试验结果，对圆钢管高强及超高强混凝土短柱受压截面承载力计算公式进行修正，得到偏安全的短柱轴压承载力计算公式。     

高强箍筋高强混凝土Z形截面柱框架节点抗震性能试验研究

为了研究高强箍筋约束高强混凝土Z形截面柱框架节点在地震作用下的抗震性能,对缩尺比为1∶2的5榀配置高强箍筋和1榀配置普通强度箍筋的高强混凝土Z形截面柱框架节点试件进行拟静力试验。研究了高强箍筋约束高强混凝土节点的破坏形态、滞回性能、骨架曲线、延性、耗能能力、刚度退化、受剪承载力以及高强箍筋应力发挥水平等。分析了剪压比、轴压比、箍筋的体积配箍率等参数对Z形截面柱框架节点破坏形态、滞回性能和受剪承载力的影响。结果表明：Z形截面柱节点的破坏形态受设计参数的影响,有弯曲破坏和弯剪破坏两类;与普通强度箍筋高强混凝土Z形截面柱框架节点相比,高强箍筋高强混凝土Z形截面柱框架节点在显著提高节点最大剪压比控制值的同时具有优越的抗震性能。给出了高强箍筋应力的取值,采用JGJ 149—2017《混凝土异形柱结构技术规程》公式计算高强箍筋高强混凝土Z形截面柱框架节点的受剪承载力是可行的,将其计算结果与试验结果进行了比较,两者吻合较好。     

高强箍筋约束高强混凝土短柱的力学性能试验研究

针对高强箍筋高强混凝土短柱的受剪性能,通过低周反复水平加载试验考察高强箍筋约束高强混凝土短柱的破坏形态、箍筋应力的变化,并通过与配置普通强度箍筋混凝土短柱的对比试验,研究高强箍筋约束高强混凝土短柱的滞回性能和受剪承载力。结果表明,采用高强复合箍筋约束高强混凝土短柱,可提高高强混凝土短柱在地震作用下的变形能力和耗能能力;与普通箍筋约束柱相比,高强箍筋约束柱的试件的峰值应力和峰值应变都得到了不同程度的提高;高强箍筋可以提高约束混凝土构件的变形性能,使高强箍筋约束高强混凝土达到比较好的约束效果。     

基于修正压力场理论的型钢超高强混凝土柱受剪承载力研究

为分析型钢超高强混凝土柱受剪机理,并准确计算其受剪承载力,基于修正压力场理论提出型钢超高强混凝土柱的受剪承载力计算模型。该模型通过柱端部截面中心正应变ε0来考虑轴力、弯矩和剪力的相互作用,并通过关键参数混凝土主压应力角θ和平均纵向应变εx来反映剪跨比、轴力以及配箍对柱受剪承载力的影响。推导出型钢超高强混凝土柱受剪承载力的计算式,并分析其两种剪切破坏形式。通过两组型钢超高强（高强）混凝土柱的低周反复试验结果对该受剪模型进行验证。研究表明：模型能合理考虑轴力、弯矩和剪力的相互作用,反映剪跨比、轴力和箍筋对受剪承载力的影响;模型计算所得受剪承载力与试验值吻合较好。     

C105混凝土预应力空心管桩强度统计分析

随着科学技术的快速发展,超高强混凝土在工程中的应用也越来越广泛,其强度等级是研究混凝土水平的一个重要标志。通过分析确定C105超高强混凝土强度及其换算系数的分布并确定其特征值。     

高轴压比钢纤维超高强混凝土短柱延性的试验研究

试验旨在研究在较高轴压比条件下,钢纤维对超高强混凝土短柱抗震延性的改善作用。短柱试件的剪跨比均为2.0,强度为103.6~114.8MPa,钢纤维的体积含纤率分别为0.5%、1.0%、1.5%。采用简支梁加载图式进行了低周反复荷载试验。观测了试件在荷载作用下的开裂和破坏的发展过程,分析了不同钢纤维含量对短柱的破坏形态、滞回特性的影响。试验结果表明:未掺钢纤维的试件,在高轴压作用下,发生了脆性特征明显的剪切破坏,延性很差;随着钢纤维含量的增加,试件的破坏形态向具有一定延性特征的弯剪破坏转变;同时延性得到大大改善,位移延性和极限弹塑性位移角分别可最大增加50.2%、96.1%,最后给出了抗震设计条件下的最小钢纤维体积含纤率的建议值。     

型钢高强混凝土柱抗剪性能的试验与分析

通过对20个混凝土抗压强度为65.3~84.9MPa的型钢高强混凝土柱在轴力和水平荷载共同作用下的试验,对型钢高强混凝土柱的抗剪性能进行研究。试验主要考虑剪跨比、轴压比、配箍率和混凝土强度4个参数对构件抗剪性能的影响。由试验得到水平荷载下型钢高强混凝土柱的破坏形态,对剪跨比、轴压比、配箍率和混凝土强度对构件抗剪承载能力的影响进行分析,提出型钢高强混凝土柱抗剪承载能力的计算公式,该公式与我国现行混凝土结构设计规范中的斜截面承载能力计算公式相衔接,且计算结果偏于安全,可直接用于工程设计。     

高强钢棒螺旋箍筋约束混凝土圆形截面柱受力性能试验研究

为研究高强钢棒螺旋箍筋约束混凝土柱的受力性能,设计了32个约束混凝土柱,对其进行轴心受压试验。试件主要设计参数包括混凝土强度等级为C50、C60、C70、C80,高强钢棒抗拉强度标准值为800、970MPa,体积配箍率为0.9%、1.2%、1.6%、2.0%。试验结果表明：约束混凝土柱在轴向荷载作用下呈腰鼓形破坏或单折剪切破坏,对于确定的非约束混凝土抗压强度和箍筋抗拉强度,约束箍筋体积配箍率较小时发生单折剪切破坏,体积配箍率较大时发生腰鼓形破坏;约束箍筋拉应变随混凝土弹性模量与非约束混凝土抗压强度比值增大而增大,随箍筋体积配箍率增大而减小;约束混凝土柱的体积配箍率大于某一量值时,会出现约束混凝土达到抗压强度时箍筋拉应变小于其屈服应变的情况。基于试验结果,建立了用于判别腰鼓形破坏和单折剪切形破坏的界限,并给出了相应的计算式;建立了约束混凝土柱发生轴压破坏时约束箍筋拉应变计算公式及箍筋受拉屈服对应的最大体积配箍率计算公式,为合理设计高强钢棒螺旋箍筋约束混凝土圆形截面柱提供参考。     

再生混凝土柱受压性能试验研究

通过对12根不同再生骨料取代率配置500 MPa级钢筋的混凝土柱受力性能进行试验,分析再生混凝土柱的受压构件破坏形态、构件侧向挠度曲线、混凝土应变、钢筋应变等特征。将试验结果与按规范确定的承载力进行对比。研究结果表明,再生混凝土柱的破坏过程、形态、跨中侧向挠度曲线、混凝土应变、钢筋应变与普通混凝土区别不明显,取代率对柱的承载力影响不大。GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》规定计算的受压承载力与试验结果符合良好,500 MPa级钢筋在再生混凝土柱中与混凝土协同工作性能较好,其抗拉强度和抗压强度均能得到充分发挥。在受压承载力计算中,500 MPa级钢筋的抗拉和抗压强度的设计值按GB 50010—2010规定取值均有较大安全储备。     

低周反复荷载下型钢高强混凝土柱受力性能试验研究

通过20个混凝土强度为65.3～84.9MPa的型钢高强混凝土柱的低周反复加载试验,研究型钢高强混凝土柱在压、弯、剪共同作用下的破坏形态和抗震性能。试验中考虑剪跨比、轴压比、配箍率、混凝土强度4个参数的影响,由试验获得型钢高强混凝土柱的主要破坏形态和滞回曲线,分析各参数对构件延性、滞回特性、耗能性能以及承载力衰减的影响。结果表明,与型钢普通强度混凝土柱一样,在压、弯和反复剪力共同作用下,型钢高强混凝土柱的破坏形态主要为弯曲型破坏、剪切黏结破坏、剪切斜压破坏,破坏形态主要与剪跨比有关;箍筋能显著提高大剪跨比试件的延性和耗能能力,但对小剪跨比试件的延性与耗能性能改善有限;随着轴压比与混凝土强度的提高,试件的承载力衰减速度加快,后期变形能力减小,抗震性能越来越差;与钢筋混凝土柱相比,型钢高强混凝土柱的等效阻尼比远大于前者,耗能能力强,抗震性能好;提出型钢高强混凝土柱位移延性系数的计算公式,公式的计算结果与试验结果符合较好,可供工程设计应用参考。     

适用于型钢高强高性能混凝土柱的地震损伤模型

为了较好地分析型钢高强高性能混凝土柱在地震荷载作用下的损伤破坏机理,通过对现有几种地震损伤模型的分析比较,并结合低周反复荷载作用下型钢高强高性能混凝土柱的滞回特性,建立以最大变形处卸载刚度的退化和累积的残余塑性变形为破坏参数的地震损伤模型,并结合已有的试验结果对损伤模型进行了非线性回归分析,确定模型中相关参数。同时分析剪跨比、混凝土强度、轴压比对型钢高强高性能混凝土柱损伤累积和发展的影响,结果表明,在加载后期,随着混凝土强度和轴压比的增加,型钢高强高性能混凝土柱的损伤发展加快;而随着剪跨比的增加,型钢高强高性能混凝土柱的延性提高,损伤进程相对平缓。     

GFRP增强方钢管再生块体混凝土柱的受剪性能试验研究

对再生块体混凝土构件施加外部约束是提高其受力性能的有效途径,通过13根方钢管再生块体混凝土柱试件与10根GFRP增强方钢管再生块体混凝土柱试件的受剪性能试验,考察了废旧混凝土块体取代率、剪跨比、轴压比及环向GFRP层数等参数对试件横向剪力-变形曲线与受剪承载力的影响,检验了采用现有设计公式预测试件受剪承载力的有效性。研究表明:方钢管再生块体混凝土柱及GFRP增强方钢管再生块体混凝土柱的受剪性能受剪跨比和轴压比的影响较大,其横向剪力-变形曲线随上述两参数变化呈现3种典型形态;当废旧混凝土块体取代率低于35%且新、旧混凝土强度差不超过15 MPa时,再生块体对柱受剪性能的影响总体较小;剪跨比不大于0.5时环向粘贴单层GFRP布对柱受剪承载力的提升无明显效果,而双层GFRP布可小幅提高柱的受剪承载力;相比现有钢管混凝土柱受剪承载力计算公式,所提计算式可较好地预测方钢管及GFRP增强方钢管再生块体混凝土柱的受剪承载力。     

型钢高强混凝土剪力墙抗震性能试验研究

为了研究型钢高强混凝土剪力墙的抗震性能,对8个剪跨比为2.5的剪力墙试件进行了拟静力试验。通过改变试件的轴压比、配箍特征值和配钢率,研究其在往复水平荷载作用下的破坏机理、滞回性能、变形能力以及耗能能力。试验结果表明,这种剪力墙的破坏形态为墙底部截面约束区混凝土被压碎的弯曲型破坏;试件的滞回曲线饱满,没有明显的捏缩现象;位移延性系数在3.50～4.66之间,并且随着配箍特征值和配钢率的增加,试件的变形能力提高;等效粘滞阻尼比在0.196～0.255之间,试件表现出较好的耗能能力。根据墙体在不同阶段的破坏程度,将型钢混凝土剪力墙结构的性能划分为使用良好、保证人身安全和防止倒塌三个性能水平,提出用位移角作为型钢混凝土剪力墙结构的性能指标,并给出了不同性能水平位移角限值的建议值。图10表6参14     

Numerical modelling of concrete-filled lean duplex slender stainless steel tubular stub columns

Major technological advances in materials processing have led to the development of duplex stainless steels with exceptional mechanical properties. Duplexes have great potential for expanding future structural design possibilities, enabling a reduction in section sizes leading to lighter structures. The duplex grades offer combination of higher strength than austenitics as well as a great majority of carbon steels with similar or superior corrosion resistance. However, high nickel prices have more recently led to a demand for lean duplexes with low nickel content, such as grade EN 1.4162. Extensive work is needed to include the lean duplex grade EN 1.4162, into design standards such as EN 1993-1-4 and ENV 1994-1-1. Accordingly, finite element modelling for concrete-filled lean duplex slender stainless steel tubular stub columns of Grade EN 1.4162 is presented in this paper. The paper is predominantly concerned with two parameters: cross-section shape and concrete compressive strength, which have not yet been investigated. The non-linear displacement analysis of the columns was constructed herein based on the confined concrete model provided by Hu et al. (2003) [15]. The behaviour of the columns was investigated using a range of concrete cylinder strengths (25–100 MPa). The overall depth-to-width ratios (aspect ratio) varied from 1.0 to 1.8. The depth-to-plate thickness ratio of the tube sections varied from 60 to 90. The concrete-filled lean duplex slender stainless steel tubular columns were subjected to uniform axial compression over the concrete and stainless steel tube to force the entire section to undergo the same deformations by blocking action. The ABAQUS 6.6 program, as a finite element package, is used in the current work. The results showed that the design rules specified in the ASCE are highly conservative for square and rectangular concrete-filled lean duplex slender stainless steel stub columns while they are conservative in the case of European specifications. A new design strength is, therefore, proposed that is accurately found to represent the behaviour of concrete-filled lean duplex stainless steel tubular stub columns.