外包薄壁钢管加固受火后混凝土柱的抗震性能

通过2根未受火钢筋混凝土柱、2根受火后未加固钢筋混凝土柱和10根外包薄壁钢管加固受火后钢筋混凝土柱的拟静力试验,考察了轴压比、剪跨比、钢管厚度及加固方式等参数对外包薄壁钢管加固受火后混凝土柱抗震性能的影响情况,建议了外包薄壁钢管加固受火后混凝土柱受剪承载力的计算公式。结果表明：薄壁钢管加固可显著提高受火后混凝土柱的受剪承载力、极限变形和累计滞回耗能,且加固后试件的割线刚度与未受火试件相比相差较小。受火后剪跨比为1.78和3.0的混凝土柱加固后的承载力分别比相应的未加固柱的承载力提高了41.8%~47.0%和38.5%~74.4%。轴压比对加固后试件的受剪承载力、刚度、耗能能力和延性影响较大,对极限变形影响较小。薄壁钢管厚度对加固后试件的耗能能力影响较大,对受剪承载力影响较小。薄壁钢管根部焊接角钢并用螺栓锚固的方式可提高加固效果。     

碳纤维增强材料加固锈蚀钢筋混凝土柱的抗震性能试验研究

钢筋锈蚀以致局部箍筋锈断将会降低混凝土柱的抗震性能,采取碳纤维增强材料(CFRP)加固方法可对此类锈蚀钢筋混凝土柱的抗震性能进行修补。基于28根T形柱的试验研究,初步揭示了钢筋锈蚀率、轴压比、CFRP加固方式和加固层数对混凝土柱抗震性能影响规律。钢筋锈蚀会导致混凝土柱的耗能能力、刚度、承载力和延性不同程度的降低。当钢筋锈蚀率达到15%时,混凝土柱的延性系数下降约40%。经过CFRP加固后,锈蚀柱的滞回环变得较为饱满,耗能能力大大增强,其延性系数可提高约40%,耗能能力可提高约80%。     

FRP加固桥梁RC短柱拟静力及网络拟动力试验

针对桥梁钢筋混凝土(RC)短柱刚度大而剪跨比小的特点,通过试验方法研究其抗震性能。制作了7个受剪承载力不足的短柱试件,在恒定轴力作用下分别进行未加固短柱、碳纤维(CFRP)加固短柱和玻璃纤维(GFRP)加固短柱的拟静力试验和网络拟动力试验。分析各试件的滞回曲线、骨架曲线、累积耗能曲线和刚度退化曲线,研究其延性、强度和刚度,并初步比较了拟静力试验结果与拟动力试验结果的差异。试验结果表明:FRP加固RC短柱能够在基本不改变结构动力特性的条件下,有效地增加延性,改善抗震性能;试件在拟动力试验中耗能能力小于拟静力试验中耗能能力。研究成果可为加固RC结构的抗震分析和工程设计提供参考。     

预应力钢带加固钢筋混凝土短柱抗震性能试验研究

为研究预应力钢带加固钢筋混凝土短柱的抗震性能,对6个预应力钢带加固钢筋混凝土短柱试件和3个对比试件进行低周反复荷载试验。结合试验研究结果,分析预应力钢带加固柱的破坏形态、滞回曲线、位移延性系数、骨架曲线、耗能性能和刚度退化;研究轴压比、剪跨比、钢带间距对加固试件抗震性能的影响。试验结果表明,采用预应力钢带加固钢筋混凝土短柱可以明显改善其延性、变形能力和耗能性能,并且能显著提高短柱的抗剪承载力,抗震性能得到显著提高和改善。     

碳纤维布加固震损CFRP筋高韧性纤维混凝土柱抗震性能试验研究

为探究CFRP筋高韧性纤维混凝土柱的抗震性能及可修复性能,以剪跨比和轴压比为变量,设计了6根CFRP筋高韧性纤维混凝土柱,其中3根为不进行加固的对比柱,剩余的3根柱先进行预损伤处理,再用碳纤维布进行加固修复,对上述试件进行低周反复荷载下的抗震性能试验。对试件的破坏形态、滞回特性、刚度退化、延性、综合性能指标以及耗能能力进行研究。结果表明：CFRP筋高韧性纤维混凝土柱表现出明显的多缝开展特征和良好的变形能力;水平荷载下降至峰值荷载的85%,停止加载,试件仍具有较好的完整性,且所有试件均表现出弯曲破坏的特征。轴压比越大,峰值荷载越大,滞回曲线的形状越饱满;剪跨比越大,极限水平位移越大,但峰值荷载越小。加固后试件的累积耗能较未加固试件提高2.0~4.2倍,仍具有良好的耗能能力,说明CFRP筋高韧性纤维混凝土柱具有良好的可修复性,且碳纤维布加固的方法有效可行。     

预应力钢绞线加固混凝土短柱抗震性能研究

为研究预应力钢绞线加固钢筋混凝土(RC)短柱的抗震特性,对7个试件进行了低周反复加载试验。试验研究了轴压比、钢绞线配置特征值和预应力水平对加固短柱抗震性能的影响。结果表明,预应力钢绞线可有效改善RC短柱的抗震性能,延性和耗能能力显著提高,与未加固试件PC1相比,预应力钢绞线加固短柱的位移延性系数、累积耗能能力最大值分别提高1.87倍和6.78倍,钢绞线配置量及预应力水平对加固柱滞回曲线有明显的影响,其它条件相同时,钢绞线配置量大或者预应力水平较高的试件滞回曲线较饱满;对于低轴压比(n≤0.30)试件,钢绞线配置特征值达到0.119、预应力水不小于0.40时即可获得较好的抗震性能。在试验基础上,提出了预应力钢绞线加固RC圆形短柱的受剪承载力计算公式,计算结果与试验值总体吻合良好。成果为预应力钢绞线加固RC短柱提供了参考数据和设计计算方法     

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。     

锈蚀钢筋混凝土柱抗震性能试验研究

为研究钢筋锈蚀对钢筋混凝土(RC)柱抗震性能的影响,设计并制作了8根RC柱试件,其中包括1根未锈蚀柱、3根纵筋锈蚀柱和4根箍筋锈蚀柱。采用5%NaCl溶液浸泡试件并通电对钢筋进行锈蚀试验,通电锈蚀完成后,分别对8根试件进行了低周往复循环荷载试验,分析得到了不同锈蚀率下各试件的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、延性及耗能能力等结果。结果表明：与未锈蚀柱相比,随着纵筋与箍筋锈蚀率的增加,滞回曲线的饱满程度均逐渐减小,同时试件的耗能能力、刚度及变形也显著降低,且箍筋锈蚀率的影响更显著。当箍筋锈蚀率达到15.19%时,试件的位移延性系数和平均耗能系数分别降低了19.9%和35.6%。同时,在柱的端部塑性铰区形成剪切破坏面,试件发生脆性破坏。箍筋锈蚀率大于15.19%这一不利影响在抗震设防区域应引起重视。     

CFRP加固混凝土短方柱抗震性能试验研究

本文通过5根CFRP加固钢筋混凝土短方柱在低周反复荷载下的试验,研究了CFRP加固后钢筋混凝土短柱的抗震性能,讨论了CFRP加固量对试件抗震性能的影响.结果表明,CFRP加固可以转变钢筋混凝土短方柱的破坏模式,有效提高其抗震性能;随着CFRP加固量的增加,试件峰值荷载提高是有限度的,但其延性、耗能能力、后期强度退化可以持续得到显著改善.     

CFRP加固高轴压比钢筋混凝土短圆柱抗震性能试验研究

通过5根CFRP加固钢筋混凝土短圆柱在低周反复荷载作用下的试验,研究了CFRP加固高轴压比钢筋混凝土短圆柱的抗震性能,探讨了CFRP加固用量对试件抗震性能的影响。试验结果表明:CFRP加固高轴压比钢筋混凝土短圆柱能有效提高其抗震性能,使试件从脆性的剪切破坏逐步过渡到有较好延性的弯曲破坏。本文还建议了CFRP加固钢筋混凝土短圆柱抗剪和抗弯承载力计算公式,计算结果与试验值符合较好。     

CFRP加固高强混凝土方柱的延性性能试验分析与计算

为了研究碳纤维增强复合材料(CFRP)加固高强混凝土方柱的抗震性能,对13个高强混凝土方柱进行低周反复荷载试验,研究了试件破坏形态、滞回特性、骨架曲线、耗能能力和延性等抗震性能,探讨了轴压比、剪跨比、CFRP加固量对高强混凝土方柱延性性能的影响,给出了计算CFRP布有效约束系数和位移延性系数的公式。结果表明:随着轴压比增大、剪跨比减小,试件耗能能力和延性降低;横向包裹CFRP布可以显著改善高强混凝土方柱耗能能力和延性;与未加固试件相比,横向包裹CFRP布对轴压比较大或剪跨比较小试件的延性提高效果更为显著;随着加固量的增加,试件的耗能能力和延性增大,但增加幅度逐渐降低。     

配置MRD的CFRP筋混凝土柱抗震性能试验

为探讨磁流变阻尼器(MRD)对碳纤维增强复合材料(CFRP)筋混凝土柱抗震性能的影响,完成了1个普通钢筋混凝土柱和2个外置MRD的CFRP筋混凝土柱的水平低周反复荷载试验,其中MRD的电流分别为150 mA和80 mA,研究了不同电流的MRD对CFRP筋混凝土柱的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、耗能能力、残余变形等的影响以及其与普通钢筋混凝土柱的性能区别。结果表明:与钢筋混凝土柱相比,设置MRD的CFRP筋混凝土柱裂缝较为分散且发展高度较高,极限变形增大,滞回曲线更加饱满,承载力更高,耗能能力明显提升,能量耗散系数可提高104.9%,而且在合理的使用方式下残余位移大幅度减小,最多可减小76.66%,拥有较好的自复位能力; 同时MRD的电流大小对CFRP筋混凝土柱抗震性能影响较大; 相较于配置80 mA的MRD混凝土柱,配置150 mA的MRD混凝土柱的承载能力和耗能能力更高,能量耗散系数可以提高28.61%,且在加载过程刚度始终较大; 不同电流下的MRD混凝土柱破坏模式相同,且在该使用方式下的MRD对残余变形的影响也较小。     

箍筋锈蚀钢筋混凝土柱受火后抗震性能试验研究及有限元分析

为研究箍筋锈蚀钢筋混凝土柱的火灾反应及其火灾后的抗震性能,设计并制作4根尺寸及配筋相同的钢筋混凝土柱,以锈胀裂缝为损伤指标,对混凝土柱的箍筋进行电化学加速锈蚀试验,得到箍筋不同锈蚀率的混凝土柱。对RC柱进行限时受火试验,研究箍筋不同锈蚀率的混凝土柱的高温反应。对历经高温的钢筋混凝土柱进行低周水平反复荷载试验,并利用ANSYS进行有限元分析,探究受火后锈蚀钢筋混凝土柱抗震性能变化规律,分析建模方法的可靠性。研究表明：箍筋锈蚀将导致钢筋混凝土柱截面温度场畸变;锈蚀箍筋对受火后钢筋混凝土柱抗震性能影响显著,锈蚀率越高,耗能能力越低,刚度和延性退化越严重;有限元分析与试验结果吻合较好,模拟方法可行;提出了高温后箍筋锈蚀钢筋混凝土柱受剪承载力计算式,可供箍筋锈蚀火灾后钢筋混凝土柱安全性鉴定参考。     

外包角钢与碳纤维布复合加固钢筋混凝土柱抗剪性能试验研究

外包角钢与碳纤维布(CFRP)复合加固钢筋混凝土柱是一种新型加固方式。对6根复合加固柱及1根未加固对比柱进行低周反复受剪性能试验研究,探讨影响复合加固柱抗剪性能的因素,并分析不同条件下CFRP与外包钢缀板的应变情况。试验结果表明,复合加固方法能显著提高钢筋混凝土柱的抗剪承载力,试验中最大提高47%,且复合加固柱在破坏时延性得到较大程度的改善。在轴压比较低的范围内,复合加固柱的抗剪承载力随轴压比的增大而增大,但其延性下降。随着钢缀板加固量的增大,复合加固柱的抗剪承载力随之增大。随着复合加固柱剪跨比的增大,其抗剪承载力随之降低,但外加片材应变增大。CFRP与角钢复合加固体系能很好的约束混凝土的横向变形,两种材料能良好地共同工作,但约束材料强度的发挥是有限的,在达到极限承载力时,两种加固材料都不能被充分利用。     

CFRP环包加固RC梁柱边节点抗震性能试验研究

传统CFRP加固钢筋混凝土梁柱节点技术无法克服正交梁空间障碍,难以对节点核心区形成有效横向约束,且易出现CFRP端部锚固失效,影响加固效果。引入金刚石绳锯切割技术,实现对节点核心区CFRP布的环包黏贴加固。为验证该加固方法的可行性和有效性,进行5个RC梁柱边节点试件在水平低周往复加载下的抗震性能试验,对试件的破坏特征、滞回性能和耗能能力等抗震性能指标进行分析,并将加固试件与未加固试件和“强节点”试件进行对比分析。试验结果表明：该加固方法显著提高了节点核心区受剪承载力,抑制节点核心区斜裂缝发展,实现破坏位置转移和破坏形态改变,加固后试件的破坏形态由节点核心区的脆性剪切破坏转变为梁端延性弯曲破坏,试件的承载能力、延性和耗能等抗震性能指标均得到明显提高,且加载过程中加固试件CFRP布未出现搭接锚固失效或界面剥离,加固效果显著,验证了CFRP环包加固技术的可行性和有效性。在试验和理论分析的基础上,提出了CFRP环包加固RC梁柱节点核心区斜截面承载力计算式,能较好地预测加固RC框架节点斜截面承载力。     

钢板笼混凝土短柱抗震性能试验研究

地震作用下的建筑物或构筑物的混凝土短柱易发生脆性破坏,引起结构的严重破坏甚至倒塌;钢板笼混凝土（PCS）是混凝土结构体系的一个重要补充,研究PCS短柱的抗震性能对PCS结构体系的科学研究和工程运用具有重要的参考意义。通过对7个PCS短柱以及1个RC短柱对比件进行低周反复荷载试验,研究板厚、轴压比和横向钢板条间距对试件的破坏形态、滞回性能、骨架曲线、承载力、延性、耗能性能以及刚度与承载力退化的影响,并对其进行累积损伤分析。研究结果表明：试件均发生剪切脆性破坏,PCS试件中横向钢板条易断裂,但相比于RC试件短柱,其耗能能力、承载力及延性均有明显的提高;试件横向钢板条间距减小,有利于发挥PCS短柱的受剪性能,表现出较好的延性和耗能能力;PCS试件的承载力先随板厚的增大而增大,但当板厚增大到界限值后,受剪承载力反而下降;采用基于能量耗散原理和试件在低周反复荷载作用下的P-Δ滞回曲线所建立的累积损伤评价模型,能较真实地反映在低周反复荷载作用下PCS试件的累积损伤状态。     

Experimental study on seismic performance of RC exterior beam-column joints strengthened by annular CFRP sheets wrapping

传统CFRP加固钢筋混凝土梁柱节点技术无法克服正交梁空间障碍，难以对节点核心区形成有效横向约束，且易出现CFRP端部锚固失效，影响加固效果。引入金刚石绳锯切割技术，实现对节点核心区CFRP布的环包黏贴加固。为验证该加固方法的可行性和有效性，进行5个RC梁柱边节点试件在水平低周往复加载下的抗震性能试验，对试件的破坏特征、滞回性能和耗能能力等抗震性能指标进行分析，并将加固试件与未加固试件和“强节点”试件进行对比分析。试验结果表明：该加固方法显著提高了节点核心区受剪承载力，抑制节点核心区斜裂缝发展，实现破坏位置转移和破坏形态改变，加固后试件的破坏形态由节点核心区的脆性剪切破坏转变为梁端延性弯曲破坏，试件的承载能力、延性和耗能等抗震性能指标均得到明显提高，且加载过程中加固试件CFRP布未出现搭接锚固失效或界面剥离，加固效果显著，验证了CFRP环包加固技术的可行性和有效性。在试验和理论分析的基础上，提出了CFRP环包加固RC梁柱节点核心区斜截面承载力计算式，能较好地预测加固RC框架节点斜截面承载力。