配置600MPa钢筋的无粘结部分预应力混凝土梁试验研究

通过进行9根配置600 MPa级钢筋的无粘结部分预应力混凝土梁的试验研究,研究预应力度、非预应力纵向受拉钢筋强度等级及配筋率、混凝土强度等级对无粘结部分预应力混凝土梁受弯承载力、应力增量及刚度的影响。研究结果表明:增加预应力度和非预应力筋配筋率能够显著提高配置600 MPa级钢筋的无粘结部分预应力混凝土梁的受弯承载力,减缓试验梁的刚度退化。随着预应力度或非预应力筋配筋率的增加,配置600 MPa级钢筋的无粘结部分预应力混凝土梁的预应力筋应力增量减小。提高非预应力钢筋强度等级,能够使预应力筋的极限应力增量和结构的极限承载能力得到提高。     

钢筋增强超高韧性水泥基复合材料梁受剪试验研究

超高韧性水泥基复合材料是一种新型建筑材料。为分析超高韧性水泥基复合材料构件的力学性能,制作了超高韧性水泥基复合材料简支梁,并对集中荷载作用下的超高韧性水泥基复合材料梁的受剪性能进行了试验研究,分析了梁在荷载作用下的受力及变形特点。试验共包括9根超高韧性水泥基复合材料梁和1根混凝土对比梁,试验的主要参数为配筋率、配箍率及剪跨比。对试件规格、加载方式、加载制度及量测设备等方面进行了介绍,并对试验结果进行了分析。从试验破坏现象来看,表明梁具有较好的延性破坏特征;从荷载位移曲线、抗剪强度及箍筋应变结果来看,表明梁具有较好的韧性;超高韧性水泥基复合材料梁试件具有较好的抗剪性能。     

再生混凝土短梁的抗震性能试验研究

为研究再生混凝土短梁的抗震性能,对具有不同跨高比、不同配筋的6根再生混凝土短梁和2根普通混凝土短梁进行了低周反复荷载试验。结果表明:跨高比为4的再生混凝土短梁可实现良好的延性性能;当跨高比为3时,配筋率小的再生混凝土试件的延性系数仍可达4.0,而配筋率大、承载力高的试件则较难实现良好的延性性能。此外,分析表明,再生混凝土短梁的正截面受弯承载力与普通混凝土短梁相近,经合理设计后,再生混凝土短梁可具有与普通混凝土短梁相同的刚度退化及耗能性能。     

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。     

强约束大尺寸钢筋混凝土柱轴心受压试验研究

为研究箍筋强约束钢筋混凝土柱的轴心受压性能,完成了7根配箍特征值0.22-0.47、截面尺寸600mm×600mm的大尺寸钢筋混凝土柱试件的轴心受压试验研究。结果表明,试件的破坏形态均是纵筋受压屈曲,中部箍筋外凸,部分箍筋拉断,混凝土保护层剥落;除个别试件外,大部分试件核心区混凝土未压碎;强约束能有效提高钢筋混凝土柱的轴心受压承载力和竖向变形能力;达到峰值竖向应力时,纵向钢筋受压屈服,提供竖向承载力,箍筋受拉屈服,对核心混凝土起到约束作用。以小尺寸试件试验建立的约束混凝土应力-应变关系,可以较好地预测本文试件峰值前的应力-应变关系和峰值应力,但有可能高估混凝土的峰值应变及峰值后的变形能力。     

抗拔钢筋对提高混凝土承台-钢柱脚锚固承载力的研究

在试验研究基础上,采用ANSYS有限元分析程序,对不同抗拔钢筋配筋率的混凝土承台-钢柱脚在单向加载下的性能进行了弹塑性计算分析。结果表明,随着抗拔钢筋配筋率提高,其抗拔承载力、后期刚度、耗能能力均比未配抗拔钢筋的混凝土承台-钢柱脚逐步提高,但其提高的比例逐渐趋慢。用承载力桁架模型对各混凝土承台-钢柱脚承载力进行了计算,结果与有限元计算结果符合较好。     

碳纤维布加固低强度混凝土梁不同附加锚固方式试验研究

碳纤维布加固受弯构件在达到极限承载能力之前,常常发生早期剥离破坏现象。在应用碳纤维布加固混凝土技术时如何控制其剥离破坏的发生已成为一个倍受关注的问题。为此,本文通过10根加固混凝土梁的抗弯试验,从正截面受弯承载力、碳纤维布强度、跨中最大应变、抗剥离机制4个方面研究了低强度混凝土梁在采用不同附加锚固方式时的剥离破坏形态。采取合理的附加锚固措施时,碳纤维布加固低强度混凝土梁的受弯承载力可以大幅度提高,梁侧约束钢板这种附加锚固措施效果最好。研究结论可为优化设置附加锚固方式来提高碳纤维布加固效果提供参考依据。     

低配筋率混杂纤维自密实混凝土受弯梁的延性和变形

进行了一系列不同纤维类型和掺量的纤维增强低配筋率自密实混凝土梁受弯性能试验研究,分析了梁的荷载-跨中挠度曲线、延性和钢筋及混凝土的变形,并与钢纤维增强钢筋混凝土梁进行了对比。结果表明:与按最小配筋率配筋的钢筋混凝土梁或钢纤维混凝土梁相比,混杂纤维增强钢筋自密实混凝土梁的屈服荷载和极限荷载显著增加,2种纤维协同作用时具有明显的正混杂效应;纤维掺量为40+4 kg/m~3混杂纤维并按最小配筋率配筋的梁的极限荷载与按1.5倍最小配筋率配筋的梁相当;纤维降低了按最小配筋率配筋的梁的延性,减小了梁开裂后的跨中纵筋应变和压区边缘混凝土的压应变;混杂纤维混凝土梁的阻裂效果好于钢纤维混凝土梁。     

高强钢筋高强混凝土短肢剪力墙抗震性能试验研究与数值模拟分析

通过对6个L形和6个一字形高强钢筋高强混凝土短肢剪力墙进行拟静力试验和OpenSees有限元模拟相结合的方法,研究构件的抗震性能,得到试件的破坏形态及滞回曲线,骨架曲线,承载力等性能指标,并模拟分析了同高厚比下试件的轴压比依次从0.1增加到0.6,的抗震性能。结果表明:在低周往复荷载作用下试件主要为弯剪破坏;OpenSees能较好的模拟高强钢筋高强混凝土短肢剪力墙的弹塑性行为,试验结果与数值模拟结果吻合较好;采用高强钢筋高强混凝土使试件承载力显著提高,极限位移增大;承载力随轴压比提高,但高轴压比下腹板受压时易造成试件的迅速破坏,承载力迅速降低,提高配箍率使试件承载力提高,且能延缓试件端部损伤,提高试件后期的塑形变形能力。     

免拆超高性能混凝土模板钢筋混凝土柱抗震性能研究

为研究预制超高性能混凝土(UHPC)模板钢筋混凝土(RC)柱的抗震性能,并验证预制UHPC模板在往复荷载作用下是否发生剥离,考虑轴压比、剪跨比、箍筋间距和保护层厚度,设计制作6根免拆模板柱(PTC)和1根RC对比柱试件,对其进行拟静力试验,研究其破坏形态、滞回性能、变形和耗能能力以及强度和刚度退化规律等。结果表明,与加载方向垂直的预制UHPC模板大约在PTC试件峰值荷载的70%时发生剥离,与加载方向平行的预制UHPC模板在试件最终破坏时剥离;在剪跨比、轴压比和箍筋数量均分别相同的条件下,由UHPC模板加10 mm混凝土作为保护层的试件,其抗震性能相对较好,但其承载力和前期刚度略有减小。     

强震下混凝土剪力墙受弯模拟及测试实验研究

为提高混凝土剪力墙受弯性能计算的准确度,开展强震下混凝土剪力墙受弯性能试验研究。选取1个混凝土剪力墙对比试件和3个测试试件作为研究对象,对试件施加垂直荷载和水平荷载,模拟强烈地震作用力。试验前期准备工作完成后,建立分离式有限元模型,通过计算混凝土在受压和受拉状态下的损伤弹塑性刚度,完成对有限元模型中混凝土塑性损伤分析,在此基础上,计算混凝土剪力墙受弯承载力。利用有限元模型对3个测试试件进行模拟试验,结果表明,强烈地震后3个试件的荷载-位移曲线均与实际位移值接近,且混凝土剪力墙受弯承载力试验结果与实际值的误差在2%以内,表明试验研究方法具有一定的可行性,数值模拟结果较为准确。     

高强钢筋混凝土短肢剪力墙抗震性能试验研究

通过对采用高强钢筋的6片T形混凝土短肢剪力墙和采用高强钢筋高强混凝土的6片L形短肢剪力墙进行低周往复加载试验,研究了T形和L形的破坏形态与性能差异,分析了高厚比、轴压比、配箍间距等参数对构件破坏形态、滞回耗能、骨架曲线、延性及耗能等抗震性能的影响,对比分析了构件与普通短肢剪力墙的抗震性能差异。试验结果表明:采用腹板端部箍筋加密的方式可减轻构件端部的损伤和降低正负向加载时承载力和延性的不对称性;T形构件中高厚比为5的试件表现为弯曲破坏,其他构件表现为弯剪破坏;试验中高厚比小的构件相对于高厚比大的试件延性耗能更好,轴压比增大,构件承载力提高但延性降低;与普通短肢剪力墙相比,T形短肢剪力墙承载力和变形能力提高,耗能增加,L形短肢剪力墙承载力提高较大,极限位移增大,构件后期变形能力略有降低,但可以满足抗震性能要求。     

高强混凝土预应力框架梁抗震性能试验研究

通过5根高强钢筋(500 MPa)高强混凝土(C60)预应力框架梁与1根非预应力框架梁的低周反复加载试验,研究了换算配筋率、预应力强度比、箍筋强度等参数对预应力框架梁抗震性能的影响。试验结果表明:随着换算配筋率的增加,预应力框架梁滞回曲线逐渐捏拢,承载力下降段变陡,延性性能和耗能能力降低;当换算配筋率为2.6%~3.1%时,位移延性系数均大于3.0;当换算配筋率为3.6%时,位移延性系数为2.82,延性稍差。但若采用高强箍筋替代普通箍筋,将改善预应力框架梁的延性性能和耗能能力,此时位移延性系数为3.36;在换算配筋率等其他因素相同的情况下,预应力强度比的提高并没有明显改变梁的抗震性能;非预应力梁的延性性能及耗能能力等抗震性能均要优于预应力梁。     

叠合型PBL连接件推出试验及承载力研究

PBL连接件由于其较高的承载力和刚度,良好的延性和抗疲劳性能,在组合结构中被广泛应用。为进一步研究约束强弱对叠合型PBL连接件受力性能的影响,考虑贯穿钢筋直径、开孔孔径以及约束状态3个影响因素,设计制作7组叠合型PBL连接件,进行推出试验,观察试件的破坏过程和破坏模式。基于国内外推出的试验结果,量化分析了横向钢筋约束、贯穿钢筋直径及开孔尺寸等因素对PBL连接件受剪承载力的影响,建立了抗剪承载力计算公式。结果表明：PBL连接件孔内混凝土榫发生双面剪切破坏,贯穿钢筋产生弯剪变形,且内部混凝土榫剪切面平滑度和孔中贯穿钢筋的弯剪变形程度受到横向钢筋约束强弱的影响。配有贯穿钢筋及横向钢筋试件的荷载-滑移曲线均出现了二次强化效应,横向钢筋的约束使连接件荷载-滑移曲线峰值后保持稳定的持荷能力,显著提高了连接件的承载能力。考虑了横向钢筋约束非线性影响和多孔耦合作用的PBL连接件承载力计算公式具有更好的精度,可适用于有、无贯穿钢筋的构件设计,物理意义明确,应用范围更加广泛。     

钢管再生混凝土框架的恢复力模型研究

为研究低周反复荷载作用下钢管再生混凝土框架的恢复力模型,进行了1榀圆钢管再生混凝土柱-钢筋再生混凝土梁框架和1榀方钢管再生混凝土柱-钢筋再生混凝土梁框架的拟静力试验。对实测试件的破坏机制和滞回曲线,采用位移幅值承载力突降的特殊处理方法,建立以相对屈服点、相对峰值点和相对破坏点为特征点并结合滞回曲线和刚度退化的三折线荷载-位移恢复力模型。研究结果表明:试件梁端出现弯剪破坏或弯曲破坏,梁先出铰,柱后出铰;试件的滞回曲线基本对称,呈现出比较饱满的梭形。建立的低周反复荷载作用下钢管再生混凝土框架的恢复力模型可以用于该类新型组合结构的弹塑性地震反应分析。     

锈蚀作用下钢筋混凝土梁承载力退化规律研究

为了掌握锈蚀对钢筋混凝土梁正截面承载力的影响规律,采用电加速锈蚀试验与理论分析相结合的方法,对不同锈蚀等级下钢筋混凝土梁的承载力退化进行了研究。结果表明,钢筋从未锈蚀到严重锈蚀过程中,梁从典型的适筋梁破坏逐渐转化成典型的少筋梁破坏。随着腐蚀程度的增加,梁的极限承载力下降、延性降低、刚度减小。腐蚀量小于1%的情况下,梁的极限承载力略有提高。当腐蚀量增加至24%时,由于严重的局部腐蚀以及锈胀裂纹的存在及扩展都使得梁的极限承载力较经验模型出现较大降低。在钢筋锈蚀率小于24%的情况下,采用协同系数或基于规范的计算模型,能够较准确地计算钢筋混凝土梁正截面受弯极限承载力的影响。     

不同配筋率的再生混凝土柱抗震性能试验研究

本文对1根普通混凝土柱和4根全再生混凝土柱模型进行了低周反复荷载试验研究,模型按1/2缩尺。在试验基础上,分析了其承载力、刚度及其退化过程、滞回特性、延性、耗能能力、破坏形态等。研究表明:随着配筋率的增加,再生混凝土柱的承载力、刚度、耗能能力均有提高;同时,建立了基于再生混凝土强度折减的承载力实用计算方法,其计算结果与试验结果符合较好。     

传统框架及楼板局部设缝框架梁端剪力增大系数分析

梁端剪力增大系数是实现结构"强剪弱弯"的关键措施之一。分析了传统框架的梁端剪力增大系数,表明现浇楼板对框架梁端抗剪承载力的影响不可忽略,抗震规范给出的梁端剪力增大系数难以实现梁"强剪弱弯"的抗震要求,由此对框架梁侧楼板局部设缝,以消除楼板对框架梁端抗弯承载力的贡献。进而分析了该楼板局部设缝框架的梁端剪力增大系数,表明当框架底部实配钢筋αAs≤1.1βAs+0.1As时,即框架梁端底部实配钢筋面积不超过该处计算配筋面积的1.1倍与支座负弯矩配筋面积的0.1倍之和时,现行抗震规范给出的梁端剪力增大系数对于楼板局部设缝的框架可以实现"强剪弱弯"的要求,从而使梁弯曲破坏先于受剪破坏。     

UHPC墩周连接装配式桥墩抗震性能研究

为改善预制装配式桥墩的抗震性能和施工容错能力,提出一种装配式桥墩新型连接方式:超高性能混凝土(Ultra-High-Performance Concrete,UHPC)墩周连接。设计并制作1个现浇桥墩试件和1个UHPC墩周连接装配式桥墩试件,对两个试件进行拟静力试验;建立UHPC墩周连接装配式桥墩试件的三维实体非线性有限元模型,对比研究新型装配式桥墩的抗震性能及其影响因素。结果表明:UHPC墩周连接装配式桥墩与整体现浇桥墩表现出相似的抗侧力性能和自复位能力,二者的抗震性能基本等同。对比分析非线性有限元模型与实际桥墩试件的滞回曲线,二者拟合程度较高,验证了建模方法的可靠性和模拟结果的准确性。UHPC连接段高度对该装配式桥墩抗震性能的影响不大,保证钢筋搭接长度即可。轴压比、立柱高度和搭接钢筋配筋率对该装配式桥墩抗震性能的影响较为明显:在轴压比为0.1~0.3时,试件刚度和水平承载力随轴压比的增大而增大,残余位移随轴压比的增大而减小;立柱高度由2.0 m提高至2.5 m时,高度越大该装配式桥墩的水平承载能力和累积滞回耗能越小;湿接缝处搭接钢筋配筋率由1.01%增至1.57%时,该装配式桥墩的水平承载能力和残余位移相比原配筋试件性能有较明显的提升。     

混凝土核心筒的有限元模拟及若干参数的影响分析

运用ABAQUS分析软件,建立水平荷载作用下的钢筋混凝土核心筒有限元模型,进行非线性分析,并将分析结果与大比例试件的试验结果对比,对所采用的有限元模型加以验证。在此基础上,进行改变钢筋混凝土核心筒轴压比、高宽比和筒壁厚度的受力过程模拟分析,研究这些参数对筒体性能的影响。结果表明：随着轴压比的增大,筒体的破坏由受拉向受压破坏转变,筒体最大水平承载力经历先增加后减小的变化,延性变差;随着高宽比的增大,筒体破坏形态由剪切向弯曲破坏转变,延性增加,整体弯曲作用更加明显,最大底部剪力减小;随着壁厚的增大,试件破坏由截面压屈失稳向墙肢底部受弯破坏转变,墙肢破坏区域沿高度方向发展,耗能能力更强,承载力明显增大,变形能力显著增加。