混合配筋管桩低周往复试验研究

对普通管桩(PHC)和混合配筋的管桩(PRC)进行低周往复试验,并使用弹簧来模拟桩周土作用。通过试验分析构件的破坏形态和受力性能,结果表明:PRC管桩裂缝分布更均匀,增加非预应力钢筋能改善PHC管桩脆性断裂的不足,而非预应力钢筋配筋率过大也会造成混凝土过早压碎,非预应力钢筋和预应力钢筋的配筋强度比在0.4~0.8之间最合适。     

混合配筋管桩的抗震性能试验研究

PHC管桩在地震作用下表现出一定的脆性,工程中可采用配置非预应力筋的措施改善其抗震性能,但改善效果尚不明确。本文通过1个PHC管桩和5个配置非预应力筋的PRC管桩的低周往复加载试验,对非预应力筋和预应力筋的配筋强度比和非预应力筋的配筋形式对PHC管桩抗震性能的改善效果进行了分析,包括管桩的破坏模式、滞回性能、骨架曲线、刚度退化、承载力和延性。结果表明:配置非预应力筋可有效改善PHC管桩的抗震性能,并筋配筋形式下,当非预应力筋和预应力筋的配筋强度比为53%时,管桩的抗震性能有明显改善。     

复合配筋管桩抗震性能试验研究

传统PHC管桩在地震作用下表现出脆性破坏特征,限制了其使用范围。已有室内试验研究结果表明,通过在PHC管桩中加入非预应力钢筋形成复合配筋管桩可提高其抗震性能。目前针对管桩破坏机理以及抗震性能的研究,主要采用室内模型试验或振动台试验,未能充分考虑实际工程中桩的受力条件和土体的作用。为研究复合配筋管桩的抗震性能,在软土地区对PHC管桩和复合配筋管桩进行了现场足尺抗震性能试验研究。试验比较了常规管桩以及掺入不同含量非预应力钢筋的复合配筋管桩的滞回曲线、骨架曲线、延性系数、曲率分布等数据,分析复合配筋管桩的抗震性能。研究结果表明：与PHC管桩相比,复合配筋管桩的抗震性能得到明显改善,且对于提高管桩延性来说,存在最优的非预应力筋配筋率。     

不同高强预应力管桩抗震性能的试验对比

工程中常采用填芯,掺加钢纤维以及配置非预应力筋等方式来增强预应力混凝土管桩的抗弯承载力,但是这些改进后的管桩在地震荷载作用下的受力性能还不明确。通过三组试件的低周往复加载试验,分别从滞回耗能延性和承载力等几个方面研究预应力混凝土管桩(PHC管桩)、预应力钢纤维高强混凝土管桩(SFPHC管桩)、添加普通钢筋的预应力高强混凝土管桩(PRC管桩)的抗震性能以及填芯对管桩抗震性能的影响。试验结果表明:添加普通钢筋能够很好地改善PHC管桩的抗震性能。填芯能够提高PHC和SFPHC管桩在往复荷载作用下的承载力并能增强PRC管桩的耗能能力。各类填芯管桩的延性相对于未填芯管桩均有明显的改善。     

预应力高强混凝土管桩抗震性能试验研究

通过对4根预应力高强混凝土(PHC)管桩进行低周往复荷载作用下的抗震性能试验研究,分析在桩身填芯、配置非预应力钢筋等措施对管桩的破坏形态、滞回性能、骨架曲线、延性性能以及刚度退化的影响。研究表明:桩身填芯可以改善管桩的变形能力;在管桩中配置一定数量的非预应力钢筋能够显著提高管桩的极限承载能力,对改善管桩的滞回性能、延性性能以及耗能能力效果更为显著。     

PHC管桩中配不同直径普通钢筋抗震研究

对四根分别布置12mm、14mm、16mm和18mm非预应力钢筋的混合配筋高强混凝土管桩进行低周往复加载试验,对各试件的承载能力、延性、极限弯矩进行了分析。研究了不同直径的非预应力钢筋对PHC管桩的抗震性能影响,并使用ANSYS建立管桩模型,对试验进行模拟,结果表明当间隔布置的非预应力钢筋直径为16mm时,管桩试件的位移延性系数最大,其抗震性能最好。     

复合配筋预应力混凝土管桩受弯与受剪性能试验研究

通过开展2种常用规格的复合配筋预应力混凝土管桩(PRC管桩)的受弯和受剪性能试验,对比2种规格PRC管桩的受力特性和破坏特征,分析非预应力钢筋对结构承载力和破坏过程的影响.受弯试验结果表明:非预应力钢筋的加入改善了预应力混凝土管桩(PHC管桩)的承载性能,其抗裂弯矩和极限弯矩均有显著提高,分别是规范参考值的1.1倍和1...     

反复荷载作用下改善的PHC管桩的抗震性能试验研究

为了研究PHC(预应力高强混凝土)管桩的抗震性能,对6个添加非预应力筋、混凝土掺入1.0%钢丝端钩型钢纤维及进行填芯改善措施的PHC管桩试件进行了低周往复加载试验,对各试件的承载能力、位移、延性、耗能能力及累积损伤进行了分析,研究了不同改善措施对PHC管桩抗震性能的影响。结果表明:混凝土掺入1.0%钢丝端钩型钢纤维并加入非预应力筋或者进行填芯且加入非预应力筋的措施,可以明显提高试件的变形能力及延性,改善试件的滞回特性和耗能能力,提高了试件的抗震性能。     

配置BFRP筋复合配筋PHC管桩受弯和受剪性能试验研究

为解决预应力混凝土(PHC)管桩水平承载力不足的技术难题,开展了配置玄武岩纤维(BFRP)筋复合配筋PHC管桩(PRC-B管桩)和配置普通钢筋的复合配筋PHC管桩(PRC管桩)受弯、受剪性能的对比试验。受弯试验结果表明：BFRP筋的配置改善了PHC管桩的承载性能;与PHC管桩相比,PRC-B管桩的开裂弯矩和极限弯矩均有显著提高,且弹性变形更小、中性轴高度更低、裂缝分布范围更短且数量更少;两种类型桩的跨中截面应变符合平截面假定,破坏时PRC-B管桩受拉区裂缝宽度超限同时受压区混凝土开裂,而PRC管桩仅受拉区裂缝宽度超限。受剪试验结果显示：配置BFRP筋较大幅度提高了PHC管桩的受剪性能,其抗裂剪力和极限剪力分别有不同程度的提高;两种类型桩破坏过程类似,均是在剪弯段先出现两条对称的斜裂缝,逐步发展至中性轴高度处,以平行于桩长方向继续发展贯通形成主贯通面,最后因主裂缝宽度超限而破坏。所提出的配置BFRP筋复合配筋预应力混凝土管桩的受弯承载力计算公式,其计算结果相对试验承载力具有合理的富余。对比试验结果表明,BFRP筋可以替代普通钢筋改善PHC管桩的承载性能。     

掺入钢纤维的PHC管桩抗震性能试验研究

为了研究预应力高强混凝土(PHC)管桩的抗震性能,对6个掺入钢丝端钩型钢纤维和剪切端钩型钢纤维的PHC管桩试件进行了低周往复加载试验,对各试件的承载能力、延性、滞回特性、耗能能力、累积损伤进行了分析,研究了不同改善措施对PHC管桩抗震性能的影响。研究结果表明:掺入钢纤维能提高PHC管桩抗裂能力,随着钢纤维掺入量的提高,PHC管桩抗裂能力逐渐提高;掺入钢丝端钩型钢纤维比掺入剪切端钩型钢纤维提高PHC管桩抗震性能效果好;与其他改善措施相比,掺入钢丝端钩型钢纤维且加入非预应力筋的改善措施提高PHC管桩延性和耗能能力最明显,此PHC管桩的抗震性能效果最优。     

复合配筋预应力混凝土管桩抗弯性能试验和数值分析

开发研制了复合配筋(GFRP筋)预应力混凝土管桩(以下简称PRC-G桩),并进行了抗弯性能的现场抗弯试验和数值分析。试验研究结果表明,GFRP筋可以明显改善常规管桩的抗弯性能,其开裂荷载和极限荷载均有显著的提高,破坏时PRC-G桩均是受压区混凝土破碎而PRC桩的预应力筋被拉断;数值分析结果表明,PRC桩破坏时,预应力钢筋达到屈服强度1 420 MPa,PRC桩受压区混凝土未达到标准抗压强度,桩身未被破坏;PRC-G桩破坏时,受压区混凝土最大压应力为52.03 MPa,受压区混凝土破碎,管桩破坏。抗弯数值模拟和抗弯试验的结果表明,两者的荷载-挠度曲线的规律基本一致。研究成果可为复合配筋(GFRP筋)预应力混凝土管桩在工程中的推广应用提供理论依据。     

变预应力度混合配筋混凝土管桩受弯性能

为提高混合配筋预应力混凝土管桩的延性，采取降低预应力钢棒张拉应力及对高强热扎钢筋施加一定的张拉应力形成变预应力度混合配筋混凝土管桩。通过对4根变预应力度混合配筋混凝土管桩和1根传统混合配筋预应力混凝土管桩进行受弯性能试验和有限元分析，研究预应力钢棒和高强钢筋不同张拉控制应力对混合配筋混凝土管桩受弯性能的影响。试验和有限元分析结果表明：与传统PRC管桩的破坏形态类似，变预应力度混合配筋混凝土管桩仍属于受弯破坏；随着预应力钢棒预拉应力的降低(0.6f_ptk降至0.4f_ptk,f_ptk为钢棒抗拉强度标准值),管桩的位移延性系数逐渐增大(提高约32%),而对应的开裂弯矩逐渐减小，但对受弯承载力影响较小；随着高强钢筋预拉应力的增大(0.4f_yk增至0.8f_yk,f_yk为钢筋屈服强度标准值),管桩的位移延性系数随之增大(提高约为60%)。考虑预应力钢棒受拉区合力取值的影响，推导了变预应力度混合配筋混凝土管桩的受弯承载力计算式，计算值与试验结果的比值约为0.85,具有合...     

预应力混凝土管桩节点抗震性能研究

管桩与承台的连接节点是结构的薄弱环节,在地震发生时容易破坏继而造成严重的后果。通过改变管桩与承台的连接形式,对结构施加水平低周反复作用模拟地震作用,研究管桩的荷载-位移滞回、延性等方面的性能。试验结果表明:填芯管桩内增设非预应力钢筋对于提高管桩的承载能力有良好的效果,以非预应力钢筋作为连接钢筋以一定角度插入承台体内连接承台和管桩,对于结构节点的抗震耗能和节点延性的提高效果十分显著。     

承压状态下混合配筋PHC管桩受力性能有限元分析

为研究承压状态下混合配筋PHC管桩的受力性能,本文采用非线性有限元软件ABAQUS,基于6根混合配筋PHC管桩拟静力试验研究进行了有限元分析。有限元分析得到的荷载-位移曲线以及试件损伤模式和试验结果吻合较好,验证了模型和参数取值的准确性。在此基础上,研究了轴压比、配筋强度比、预应力度和混凝土强度等参数对混合配筋PHC管桩受力性能的影响。分析结果表明,轴压比和混凝土强度对PHC管桩的受力性能有较大影响,提高轴压比和混凝土强度均能明显提高管桩的极限承载力,桩身混凝土强度等级不宜低于C70。增大预应力钢棒的张拉预应力能使混合配筋PHC管桩的承载力有小幅度提高,配筋应力比保持在0.45左右可使混合配筋PHC管桩的综合性能最优。     

部分预应力混合配筋框支转换梁结构拟静力试验研究

通过对1榀转换梁下部1根碳纤维复材筋施加预应力的框支转换梁结构进行拟静力试验,分析部分预应力混合配筋框支转换梁结构在竖向和水平荷载作用下的裂缝发展规律、筋材应变规律,研究试件的承载能力、延性和滞回曲线等抗震性能。试验结果表明:对转换梁施加预应力能够有效抑制转换梁在跨中区域裂缝开展,使试件有较高的承载力;试件延性系数大于3,强屈比达到1.31以及滞回曲线较为丰满,说明部分预应力混合配筋框支转换梁结构具有较好的延性和抗震性能。     

新型混合配筋预应力混凝土管桩抗弯性能试验研究

提出"新型混合配筋预应力混凝土管桩"的概念,即在预应力混凝土管桩中加入一定数量的非预应力钢筋,形成水平承载混凝土复合截面,以提高预应力管桩的抗弯承载力和延性。通过对5种配有非预应力钢筋的新型混合配筋预应力混凝土管桩(每种形式制作2根)与2根普通预应力混凝土管桩的对比试验,结果表明配置非预应力钢筋后的新型管桩具有好的抗弯性能。最后,基于GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》和试验结果,提出新型管桩的抗裂弯矩计算公式;推导了新型管桩抗弯承载力设计计算理论公式;计算结果与试验结果符合良好。     

增加非预应力筋的混凝土管桩抗弯抗剪性能研究

预应力混凝土管桩抗压承载力很高,但是抗拔和抗水平承载力不足。当管桩内部的钢筋都为预应力钢筋时,当管桩受拉、钢筋同时达到屈服强度时,很容易发生脆性断裂。通过在管桩内适当增加非预应力钢筋,即可增强管桩的抗弯抗剪性能,为此,分析了增加不同直径的非预应力钢筋对预应力管桩的抗弯抗剪性能影响。通过试验与ANSYS数值模拟方法的对比,结果表明:随着增加非预应力钢筋配筋的增大,开裂弯矩和开裂剪力逐渐减小,极限弯矩逐渐增加。     

PHC管桩柱在不同轴压比下抗震性能的有限元分析

在已有实验的基础上,利用ABAQUS有限元软件,对不同轴压比下的PHC管桩柱进行数值模拟分析,研究轴压比分别为0.018、0.18、0.36、0.55、0.65、0.75的6根PHC管桩柱的抗震性能,梳理6个试件的滞回曲线和骨架曲线,分析各轴压比下PHC管桩柱的承载力、延性等变化规律。研究表明：在一定范围内,通过增大轴压比的方式能够增大PHC管桩柱的水平抗震承载力;轴压比的增大会引起PHC管桩柱延性的降低,造成脆性的破坏,建议将PHC-AB500(100)管桩柱的设计轴压比控制在0.55以内。     

配筋圆钢管自密实混凝土柱抗震性能试验研究

通过7根配筋圆钢管自密实混凝土柱和1根圆钢管自密实混凝土对比柱的低周反复荷载试验,研究了纵筋配筋率、轴压比和钢管壁厚对配筋圆钢管自密实混凝土柱的承载力、延性、耗能能力和性能退化规律的影响。试验结果表明:配筋圆钢管自密实混凝土试件的滞回曲线饱满,表现出良好的抗震性能,在加载中后期,配筋试件的纵筋屈服,强度得到发挥,配筋圆钢管自密实混凝土试件的承载力和延性较普通圆钢管自密实混凝土试件均有不同程度提高,同时,耗能性能提高,且纵筋配筋率越大,配筋圆钢管自密实混凝土试件的承载力和延性也越大。轴压比和钢管壁厚对配筋圆钢管自密实混凝土柱抗震性能的影响规律与普通圆钢管混凝土柱相同。     

无粘结部分预应力板柱节点抗震性能试验

本文介绍无粘结部分预应力板柱节点在反复荷载作用下的滞回特性、延性、强度和破坏形态。试验结果表明,在反复荷载作用下,板中无粘结预应力筋的应力增量较小;非预应力普通钢筋暗梁有效地提高了板柱节点在极限状态时,传递不平衡弯矩的能力及确保板冲切区的完整性。采用不同无粘结预应力筋布置方式的两个节点均具有较好的滞回特性和延性,节点抗震性能良好。