钢-连续纤维复合筋增强混凝土柱抗震性能试验研究

具有稳定二次刚度和良好震后可修复性的钢-连续纤维复合筋(SFCB)增强混凝土柱的抗震性能与普通RC柱有较大差别,本文对在水平往复荷载作用下,轴压比为0.12的4个SFCB增强混凝土柱及1个RC对比柱的抗震性能进行试验研究。SFCB增强混凝土柱主要变化参数为SFCB中的纤维种类(玄武岩纤维和碳纤维)和钢/纤维比例。研究结果表明:①SFCB增强混凝土柱相对普通RC柱具有稳定的二次刚度,在复合筋内芯钢筋屈服后,SFCB增强混凝土柱承载力仍可稳定提高;②SFCB增强混凝土柱由于复合筋的二次刚度,实现了在与普通RC柱相同柱顶变形能力的前提下,具有较小柱脚曲率需求的特点,从而实现较小的卸载残余位移,较高的震后可修复性能;③SFCB增强混凝土柱的性能特点与复合筋中外侧纤维有直接关系,钢-玄武岩纤维复合筋增强混凝土柱相对于钢-碳纤维复合筋柱具有更好的延性(二次刚度有效长度)和相同柱顶侧向位移水平下卸载时更小的残余位移。     

钢-连续纤维复合筋（SFCB）增强混凝土柱抗震性能初探

为验证具有稳定二次刚度的钢-连续纤维复合筋(SFCB)增强混凝土柱在地震作用下有较小的残余变形和良好的可修复性,本文首先基于纤维截面模型,利用有限元软件Opensees对SFCB增强的混凝土柱在往复荷载下的受力性能进行了数值模拟,然后介绍了SFCB增强混凝土柱在低周反复荷载作用下的部分试验结果,通过计算值与试验结果的比较,两者吻合良好,且都证明了SFCB增强混凝土柱具有明显而稳定的二次刚度和屈服后残余变形小的特性.最后通过对SFCB增强混凝土柱与普通RC柱的非线性动力时程分析进一步表明,在罕遇地震作用下,SFCB增强混凝土柱具有残余变形小,可修复性强的抗震性能.     

钢-连续纤维复合筋与灌浆套筒粘结性能试验研究

钢-连续纤维复合筋(steel-FRP(fiber reinforced polymer)composite bar,SFCB)是一种内芯钢筋、外侧FRP的复合筋,由于其高耐久、高屈服后二次刚度比而在装配式混凝土结构中有独特优势.文章以粘结长度(5d、10d和15d)为变量,开展了 SFCB与灌浆套筒连接件的界面性能单向拉伸试验研究,并与玄武岩纤维(BFRP)筋灌浆套筒连接性能进行比较,分析了拉拔试件的破坏模式和平均粘结强度.结果发现,随着粘结长度的增加,SFCB与灌浆之间的平均粘结强度有所降低;锚固长度为5d和15d的SFCB灌浆连接件分别发生屈服后拔出破坏和屈服后拉断破坏.随着SFCB中FRP含量(二次刚度比,rsf)的增加,SFCB的临界锚固长度有所增加,文章参数下的SFCB灌浆套筒连接的临界锚固长度约为7.6d,相关研究可为SFCB增强预制装配结构的连接技术奠定初步基础.     

钢-玄武岩纤维复合筋混凝土柱受压性能试验研究

为研究钢-连续纤维复合筋(SFCB)混凝土柱的受压性能,设计并制作钢筋混凝土柱、玄武岩纤维增强复合筋(BFRP)混凝土柱、钢-玄武岩纤维复合筋混凝土柱共3组构件进行静力受压性能试验.研究纵筋种类和偏心距对构件承载力、柱中侧向位移、裂缝及破坏形态的影响.结果表明:偏心距越大,构件极限承载力越小,柱中侧向位移和裂缝宽度越大;相同配筋率的混凝土柱,轴心受压状态下SFCB构件极限承载力比钢筋混凝土构件高9％,比BFRP筋构件低19.8％;偏心受压状态下,SFCB构件和钢筋混凝土构件抵抗变形和裂缝的能力优于BFRP筋构件.     

钢-连续纤维复合筋(SFCB)力学性能试验研究与理论分析

本文对工业化制备的钢-连续纤维复合筋(SFCB)制品进行了单向拉伸和反复拉伸试验,观察其破坏过程和破坏特征,测定其初期刚度、二次刚度、屈服强度、极限强度、卸载刚度、残余变形。试验结果表明,SFCB的荷载-应变关系曲线在纤维断裂前呈现出明显的双折线,钢筋屈服后SFCB具有稳定的二次刚度、小的残余变形和良好的可恢复性能。根据材料的复合法则推导出了SFCB单调加载下应力-应变关系的理论计算模型,针对根据现有钢筋和纤维材料恢复力模型直接采用复合法则得到的SFCB反复拉伸的理论模型和试验结果误差较大的情况,基于SFCB反复拉伸的荷载-应变试验曲线特征,经过统计分析,构建了SFCB反复拉伸下应力-应变关系恢复力模型,该模型良好地揭示了SFCB在反复加载下其卸载模量随塑性发展而逐渐退化的规律,与试验数据进行比较,发现均吻合较好,证明了可以通过理论计算对SFCB的力学性能进行预测和设计。     

复材筋与钢筋混合配筋混凝土柱的抗震性能分析

为考察纤维增强复合材料筋与钢筋混合配筋混凝土柱的抗震性能,采用Open SEES软件进行有限元分析,并与试验结果比较验证了模拟的准确性。在此基础上探讨了混合配筋柱破坏模式、二次刚度比、残余变形和累积耗能等特性,发现复材筋与普通钢筋之间的配置比例对其破坏模式和位移延性有较大影响,"复材筋"配置较少时,混合配筋柱将达不到2%的位移延性需求。在保证"复材筋"配置比例的前提下,混合配筋柱比普通钢筋混凝土柱具有稳定上升的屈服后刚度和相近的耗能能力,柱构件的残余变形大幅减小,表明其在建筑结构中具有较好的应用前景。     

采用改进纵筋连接的足尺装配式钢筋混凝土柱抗震性能试验研究

为满足钢筋混凝土结构建筑工业化中对拼装节点性能和装配效率的要求,研究了两种装配式拼装节点构造形式的合理性。通过5个足尺装配RC柱和2个现浇RC柱的低周往复加载试验,研究装配构造形式和轴压比对试件承载力、刚度、变形性能和滞回耗能等的影响,并提出合理的拼装节点构造和施工工艺。研究表明：在不同轴压比下,两种拼装节点的装配式RC柱总体上与现浇RC柱具有相当的抗震性能,并且部分指标略优于现浇RC柱;装配RC柱在不同位移角下的刚度、承载力退化和滞回耗能与现浇RC柱差异较小;在较大位移角（大于1/30）下,装配RC柱搭接区域纵筋在反复压屈和拉伸作用下可能发生断裂,建议采取搭接段加密箍筋的方法予以改善和避免。     

基于OpenSees钢筋混凝土空心桥墩的抗震性能分析

运用OpenSees软件,利用纤维模型方法建立了钢筋混凝土空心桥墩有限元模型,并进行了拟静力加载过程分析,研究恒载轴压比和纵筋配筋率对混凝土空心桥墩抗震性能的影响,结果表明:基于OpenSees有限元软件建立的纤维单元有限元模型,模拟结果和试验结果吻合度较高,说明建立的模型能正确反映桥墩的抗震性能;提高恒载轴压比和增大纵筋配筋率,钢筋混凝土空心桥墩的抗震性能均得到显著改善,但随着恒载轴压、纵筋配筋率的增大,残余位移也相应增大。     

往复荷载作用下CFRP约束混凝土柱力学性能有限元分析

对碳纤维(CFRP)布约束混凝土方形柱进行水平往复荷载作用下的非线性有限元计算模拟,并采用试验结果进行了有限元计算方法准确性的验证。通过对有限元计算结果中碳纤维布、箍筋、混凝土的应力应变的分析,探讨了碳纤维布对RC柱在往复水平荷载作用下的增强机理。研究了纤维布缠绕高度、轴压比和纤维布缠绕层数对RC矩形柱极限承载能力和位移延性的影响,可对具体的FRP工程应用提供参考和依据。     

钢-连续纤维复合筋（SFCB）单向拉伸力学性能试验研究

首先针对钢-连续纤维复合筋(SFCB)的特点设计了一套单向拉伸的试验装置和方法,然后对工业化制备的SFCB制品进行了单向拉伸试验,观察其破坏过程和破坏特征,测定其初期弹性模量、二次刚度、屈服强度、极限强度.试验结果表明.SFCB的应力-应变关系曲线在纤维断裂前呈现出明显的双折线,钢筋屈服后SFCB具有稳定的二次刚度.根据材料的复合法则推导出SFCB单向拉伸的理论计算模型,并与试验数据进行比较,发现吻合得较好,证明了可以根据复合法则对SFCB的性能进行预测和设计.     

FRP加固钢筋混凝土圆柱侧向变形能力研究

结构变形能力定量计算是基于性能的抗震设计的重要内容,能确保结构满足不同的性能目标要求.研究纤维增强复合材料(FRP)加固钢筋混凝土(RC)圆柱侧向变形能力计算方法.通过数值分析对FRP加固RC圆柱截面弯矩—曲率关系进行计算,计算结果显示截面极限曲率明显小于试验实测值,两者差异程度受轴压比控制.根据计算结果和试验结果,提...     

Post-earthquake recoverability of existing RC bridge piers retrofitted with FRP composites

The novel concept of this paper is to investigate the required recoverability of existing important reinforced concrete (RC) bridges retrofitted with fiber-reinforced polymers (FRP) to restore their original functions after a moderate or strong earthquake. Hence, this paper presents an up-to-date literature search on the inelastic performance of 109 FRP-retrofitted columns with lap-splice deficiency, flexural deficiency, or shear deficiency. The study is conducted in the following steps: using post-yield stiffness as a seismic index, the effectiveness of FRP jackets in enhancing the inelastic stage performance of non-ductile reinforced concrete columns is scrutinized for the available database; the performance of columns which successfully achieved post-yield stiffness is categorized in accordance with the required recoverability after an earthquake; and according to the definition of a controllable recoverable structure, the appropriate composite jacket thickness is calculated. In the view of a proposed mechanical model of an FRP–RC damage-controllable structure, 61 columns of the available database exhibited idealized lateral performance with stable post-yield stiffness, or secondary stiffness. Lateral drift at the end of the recoverable state is defined from the hysteretic responses of 39 columns and is visualized as a ratio of column lateral drift by the end of the post-yield stiffness with explicit consideration for the effect of both column cross-section shape and deficiency. Finally, suitable FRP design assumptions and concepts certifying the reality of post-yield stiffness are given. Furthermore, in the light of Seismic Design Specifications of Highway Bridges in Japan, a FRP strengthening design guideline that considers and evaluates structural recoverability is proposed.     

往复水平力作用下CFS约束混凝土柱变形能力试验研究

介绍了8根碳纤维布(CFS)约束的混凝土柱和1根混凝土柱在竖向力和往复水平力作用下的试验。研究缠绕CFS的混凝土柱的屈服后变形能力。结果表明，缠绕CFS，可以使混凝土柱具有良好的屈服后变形能力；增大纤维特征值能增大变形能力；为了达到同样大的变形能力，轴压比大的混凝土柱的纤维特征值应比轴压比小的混凝土柱大；但纤维特征值大干一定值后。增大纤维特征值对提高混凝土柱屈服后变形能力的作用不大，轴压比对CFS约束混凝土柱的变形能力的影响也不大。     

钢筋混凝土柱基于位移的变形能力设计方法

建立了钢筋混凝土(RC)柱屈服位移角和极限位移角的计算式,对141个试件的试验数据进行分析,得到了计算式的相关参数。RC柱的屈服位移角与受拉钢筋屈服强度、柱截面高度和轴压比有关,极限位移角与轴压比、配箍特征值、剪跨比等有关,与纵筋配筋率关系不大。提出了RC柱基于位移的变形能力设计方法。     

配置600 MPa级高强钢筋T形柱抗震性能试验研究

600 MPa级钢筋是一种新型高强度钢筋,为研究该钢筋应用于异形柱结构体系的可行性,对7根不同轴压比、体积配箍率和钢筋强度的混凝土T形柱试件进行低周往复荷载试验,分别对其承载力、位移、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化和耗能性能进行研究,综合评估其抗震性能。研究结果表明:配置600 MPa级钢筋的混凝土T形柱具有良好的变形能力和承载能力,提高配箍率能有效提高试件的抗震性能,提高轴压比可以提高试件的承载力,但降低其变形能力。随着钢筋强度的提高,试件的承载力显著提高。     

FRP加固钢筋混凝土柱经历模拟地震作用后的残余性能试验研究

本文对8根大比例的FRP加固钢筋混凝土桥柱模型在轴压比为0.2的恒定轴压力下进行拟静力试验,再对其中5根试验柱在经历有限的地震作用后进行长期荷载作用下的轴压试验。试验表明,FRP加固柱的徐变变形远小于对比柱的徐变变形;带损伤的加固柱在长期荷载作用下的变形发展受加固柱的损伤程度和持荷大小的控制,并与FRP的弹性模量有关;在试验条件下,带损伤的加固柱长期轴向变形呈稳定态势。采用AEMM和F ind ley模型为基础,考虑损伤程度、密封状态、三向应力状态和应力重分布等因素的影响,建立了损伤加固柱的徐变计算模型,并进行了验证。分析表明,损伤对加固柱的徐变发展和徐变破坏时限有显著影响。     

高延性混凝土加固框架柱抗震性能试验研究及其#br# 轴压比限值分析

混凝土框架柱的轴压比较高时,在水平地震荷载作用下通常发生小偏心受压破坏。为改变高轴压比下混凝土柱的破坏形态并提高其抗震性能,提出采用高延性混凝土（HDC）围套加固混凝土柱。设计6个RC柱,其中4个采用HDC或钢筋网高性能复合砂浆加固。通过低周期反复荷载试验,研究加固层形式和轴压比对试件破坏形态、滞回性能、承载力、变形能力、耗能能力和刚度退化的影响。试验结果表明：采用HDC围套加固可使试件的破坏形态由小偏心受压破坏转变为大偏心受压破坏,试件达到极限位移时仍维持稳定的竖向承载力;通过HDC围套加固后,试件的承载力,延性和耗能能力均得到明显提高,刚度退化速率减缓。采用HDC围套加固,可增加柱截面受压区面积,提高柱截面的相对受压区高度,使加固柱的轴压比限值明显提高,同时柱截面仍具有良好的变形能力。     

FRP片材增强钢筋混凝土梁刚度与变形计算

FRP（fiber reinforced polymer）片材增强钢筋混凝土梁纵筋屈服前刚度是其正常使用阶段的刚度,而纵筋屈服后刚度（又称二次刚度）则能够控制超载情况下梁的变形,因此,两个阶段的刚度都很重要。本文对FRP增强钢筋混凝土梁在受拉纵筋屈服前和屈服后两个阶段的刚度进行了理论分析,将纵筋屈服前后截面弯矩表达为受拉纵筋和FRP应变的函数,推导了增强材料应变不均匀系数的计算式,通过全过程分析得到了受压区混凝土边缘平均应变综合系数随截面弯矩的变化规律,发现屈服后阶段的变化规律明显不同于普通钢筋混凝土梁;通过对80根试验梁数据和40根模拟梁的全过程分析数据进行回归,得到了FRP增强钢筋混凝土梁的刚度和挠度计算式;将计算值与本文试验的实测值以及全过程分析结果进行对比,最后用文献中的试验数据进行了验证。结果表明,本文提出的刚度和挠度计算式具有较高的精度。     

外包配筋ECC组合柱抗震性能试验研究与有限元分析

工程用水泥基复合材料(ECC)是一种具有高延性、高韧性和多缝开裂特征的纤维增强水泥基复合材料,采用配筋ECC制作柱永久性模板,其内浇筑素混凝土形成组合柱。设计了4根外包配筋ECC组合柱和1根钢筋混凝土(RC)对比柱,开展拟静力试验,研究组合柱破坏形态和抗震性能。试验结果表明：ECC组合柱表现出明显的多缝开裂特征和更好的延性;随着剪跨比增加,柱端水平荷载-位移滞回曲线饱满,峰值荷载降低,但位移延性系数和能量耗散系数分别提高50%和185%;配箍率较高的构件,柱端水平荷载-位移滞回曲线较饱满,刚度退化较缓,变形能力较大。基于OpenSees平台,嵌入ECC材料本构模型,模拟了试验柱端水平荷载-位移曲线,并与试验结果进行对比,验证了有限元模型的准确性。     

传统风格建筑方形SRC-圆形RC变截面组合柱抗震性能试验研究

为研究传统风格建筑方形型钢混凝土(SRC)-圆形钢筋混凝土(RC)变截面组合柱的抗震性能,对2个足 尺传统风格建筑变截面组合柱进行了低周反复加载试验,得到了试件的破坏形态、滞回特性、刚度和强度退 化、延性及耗能性能。研究表明：传统风格建筑方形SRC-圆形RC变截面组合柱的破坏主要是由变截面处上柱 型钢和钢筋屈服及混凝土压碎剥落造成的;试件滞回曲线饱满,刚度和强度退化小;破坏时,试件的位移延 性系数介于3.18～3.76之间,等效黏滞阻尼系数介于0.289～0.338之间,具有良好的变形和耗能性能。在试 验基础上,利用ABAQUS建立试件三维模型,进行了混凝土强度、轴压比、型钢屈服强度、上下柱线刚度等参 数对其抗震性能影响的参数分析。试验及分析结果表明：随混凝土强度、型钢屈服强度增大,试件的水平承 载力增大,但其延性降低;增大轴压比,试件的水平承载力降低,延性系数减小;而随上、下柱线刚度比增 大,试件的水平承载力和延性增大。