低周往复荷载下既有混凝土柱变形能力试验研究

基于我国89抗震规范中一、二、三(四)级混凝土框架柱的抗震措施,完成了以剪跨比、轴压比、加密区体积配箍率为基本设计参数的24个混凝土悬臂柱试件低周反复荷载(位移)试验。试验结果表明,高(一、二)抗震等级的试验柱表现为水平裂缝的形成和发展、最终压区混凝土压碎的弯曲型破坏,低(三、四)抗震等级的试验柱局部出现一定宽度的弯剪裂缝、最终为压区混凝土压碎的弯剪型破坏;试验柱的轴压比显著影响其滞回性能,侧向变形能力随轴压比的增大有降低趋势;轴压比和剪跨比相同时,柱位移延性系数随加密区体积配箍率的增大而增大;轴压比和配箍率相同时,大剪跨比(7.27)的试验柱位移延性总体上小于相对应的小剪跨比(5.0)柱位移延性;按Park能量法的屈服位移、承载力下降至85%的极限位移确定的位移延性系数,62.5%(15/24)的试件小于3.0,其最大值为3.86,最小值为2.27。对比已有试验结果发现,本文按89规范的加密区体积配箍率下限要求(0.6%~1.6%)的试验柱,位移延性系数偏小、极限变形能力不大。     

碳纤维布约束加固混凝土偏压柱的试验研究与分析

通过5根碳纤维布约束加固混凝土柱的偏心受压试验，研究了加固后混凝土柱在不同偏心距荷载作用下的破坏特征和受力性能，对外包碳纤维布的横向应变、柱截面应变、侧向挠度以及极限承载能力等进行了分析。结果表明，碳纤维布约束加固小偏心受压混凝土柱是有明显效果的，随着偏心距的增大，加固效果逐渐减小；     

混凝土柱破坏后碳纤维布加固试验研究

进行了 3组混凝土柱不同程度破坏后采用碳纤维布加固在压弯反复荷载作用下抗震性能的试验研究。研究结果表明 ,采用碳纤维布环向粘贴加固破坏的混凝土柱时 ,能提高柱子受剪承载力和增大延性系数 ,当柱子强剪弱弯系数VS VM 大于 1 0后 ,其延性加固效果更加明显 ,加固柱子时碳纤维的作用相当于箍筋 ,但由于有混凝土保护层的存在 ,其对内部混凝土的约束比箍筋更有效。     

碳纤维布加固混凝土柱改善延性的试验研究

对６ 根碳纤维布加固混凝土柱在压弯反复荷载作用下的抗震性能进行了试验研究。研究结果表明,采用碳纤维布加固不仅可提高混凝土柱的受剪承载力,实现强剪弱弯的抗震要求,而且可使混凝土得到约束,提高柱的变形能力,使混凝土柱的抗震性能得到显著改善。     

不同约束条件下碳纤维布加固素混凝土柱的低温试验与分析

进行了碳纤维布对不同约束素混凝土柱的低温压缩试验,试验参数为3个温度(5℃、-5℃及-10℃)和2种碳纤维包裹方式。试验结果表明,在低温条件下,碳纤维布加固素混凝土柱可以有效地提高混凝土的抗压强度,整片完全包裹约束素混凝土方柱-5℃、-10℃抗压强度分别提高了40.06%、47.48%;碳纤维布还能有效地改善素混凝土柱的变形性能,-5℃全包裹的峰值应变提高了25.2%。     

约束销栓混凝土柱的试验研究

本文通过试验和分析表明,无论是中心受压还是偏心受压条件下,约束销栓混凝土柱,约束加宽销栓混凝土柱和名义销栓混凝土柱的承载能力、延性性能,以及对核心混凝土的约束效果,都远远优于参数相同的销栓混凝土柱;而且后者只反映本身的结构性能,不能代表高比厚大很多的钢包混凝土销栓连接的墙体结构性能;只有约束销栓混凝土柱一类(包括加宽和名义)的性能,才接近钢包混凝土销栓连接的墙体结构性能。因此,钢包混凝土销栓连接拱结构的研究,应依约束钢包混凝土销栓连接拱带等一类试验为准。     

海洋环境下碳纤维加固钢筋混凝土柱抗腐蚀试验研究

利用电化学腐蚀原理,对长期在腐蚀环境下工作的不同碳纤维包裹方式的5根钢筋混凝土柱外加恒定电流,加速其腐蚀。对比每根构件在腐蚀过程中的物理力学性能及其变化,分析了不同碳纤维包裹方式对钢筋混凝土构件耐久性的影响,提出了该防腐蚀方法工程应用的建议。     

碳纤维布加固钢筋混凝土柱的研究

由于外部约束能够极大地增加混凝土的强度和韧性,因而约束混凝土的抗弯承载力和抗压承载力也大大提高。本试验的目的是为了研究碳纤维布加固的钢筋混凝土柱在偏心荷载作用下的变形特性,揭示P-M曲线,以便对碳纤维布加固柱的设计工作有所帮助。     

寒冷地区碳纤维布加固混凝土方柱变形性能试验研究

针对冬季恶劣的施工条件,研究冬季严寒环境下CFRP加固混凝土结构技术,对保障城镇生命线工程在冬季严寒环境条件下结构修复施工的顺利进行具有重要意义。针对室外寒冷环境碳纤维布包裹,并在室外寒冷环境进行放置养护后,考虑15℃、-15℃、-25℃环境温度,对未加固和加固试件(8组42个试件)进行轴压破坏对比试验,研究了试件的破坏形态、受力性能等。试验的结果表明:温度对钢筋和碳纤维布的变形性能影响不大;温度变化对混凝土的变形性能有一定的影响。总体上,加固的素混凝土短柱和钢筋混凝土短柱,承载能力明显提升、变形性能和延性的改善效果显著。-25℃、-15℃环境温度与15℃相比,承载能力提高幅度大体上呈现出随温度降低而减小,但包裹两层碳纤维布时增强效果下降较小,说明试件的加固效果受温度的影响较大,试件承载能力的提高随着温度的下降而降低,但增加CFRP用量可以在一定范围内抵御温度对加固效果的影响。     

碳纤维布加固混凝土柱研究综述

文章分别对传统加固方法以及纤维复合材料加固方法特点以及纤维复合材料加固技术的特点进行了介绍,并对碳纤维布条的应用特点与发展进行详细的阐述,为其在以后的工程实践中提供参考依据。     

碳纤维布加固钢筋混凝土柱根部锚固试验研究

以3根碳纤维布加固钢筋混凝土柱根部锚固的破坏性试验为基础,分析了在柱截面尺寸及配筋相同的情况下,碳纤维布加固量、锚固长度、柱根部有无CFRP封闭箍这3个变化参数对加固效果的影响。通过对试验结果的分析,推导出碳纤维布加固钢筋混凝土柱根部(尤其在柱根部有CFRP封闭箍的情况)锚固的承载力计算公式,在公式中引进了锚固端碳纤维布起鼓应力折减系数,并将理论计算结果与试验结果进行了比较。结果表明,采用的计算方法与试验值误差较小,且偏于安全,可供工程加固设计时参考。     

碳纤维布约束混凝土矩形柱的抗压性能研究

对碳纤维布约束的混凝土柱(从方形截面逐步过渡至圆形截面)进行了轴压性能试验。试验研究了碳纤维布约束混凝土柱的破坏形态及轴压应力与轴向、横向应变之间的变化曲线,确定了碳纤维布的有效应变系数。探讨了FRP材料约束混凝土矩形柱的侧向约束机理;提出了新的有效约束面积模型及侧向约束压力计算公式。基于现有试验研究成果,建立了碳纤维布约束混凝土矩形柱的抗压强度与峰值应变计算模型。针对碳纤维布充足约束混凝土矩形柱的应力-应变反应,提出了双线性理论模型,理论计算曲线与试验曲线基本吻合。     

FRP-圆钢管混凝土柱受剪性能试验研究

通过12根FRP-圆钢管混凝土试件和1根圆钢管混凝土对比试件的抗剪试验,研究环向包裹FRP布时圆钢管混凝土柱的受剪性能,分析了剪跨比、轴压比、含钢率、混凝土强度、FRP布层数等对FRP-圆钢管混凝土柱受剪性能的影响。研究结果表明,从开始加载至FRP布断裂,FRP布和钢管保持协同工作,FRP-圆钢管混凝土柱具有良好的变形能力。剪跨比和含钢率显著影响FRP-圆钢管混凝土柱的受剪承载力,FRP-圆钢管混凝土柱受剪承载力随剪跨比的增大而减小,随含钢率的增大而增大。增加FRP布层数、提高混凝土强度和增大轴压比均可小幅度提高FRP-圆钢管混凝土柱的受剪承载力。在试验研究的基础上,提出了FRP-圆钢管混凝土柱受剪承载力计算式,得出的计算结果与试验结果吻合较好。     

钢骨混凝土柱-钢筋混凝土梁环梁节点试验

本文提出了一种新型的钢骨混凝土柱-钢筋混凝土梁的新型环梁节点,并对其进行了试验研究。该节点传力途径为:框架梁剪力经环梁扩散传递给节点以下钢骨混凝土柱,框架梁端弯矩首先传递给环梁,环梁依靠整体拉压形成力偶将弯矩传递给钢骨混凝土柱。试验采用在柱顶施加恒定轴力的同时给框架梁端施加力或强制位移荷载的加载模式,分别进行了单调受弯试验、单调受剪试验和往复荷载试验。试验结果表明,这种环梁节点可以有效实现"强节点弱构件"的设计目标,具有良好的滞回耗能能力。     

单调水平荷载作用下钢筋混凝土柱受弯性能尺寸效应试验研究

为了研究钢筋混凝土柱的受弯性能尺寸效应,对6个钢筋混凝土柱试件进行不同轴压比下的单调水平加载试验。试件的轴压比和截面尺寸不同,剪跨比和配筋率保持一致。分析名义极限弯矩、延性、中和轴高度和塑性铰长度等受弯性能随截面尺寸的变化规律。结果表明：名义极限弯矩、峰值荷载时混凝土压应变、延性、中和轴高度和塑性铰长度都表现出明显的尺寸效应,随截面尺寸的增大而减小;轴压比越高,名义极限弯矩和峰值荷载时混凝土压应变尺寸效应越明显;轴压比较低时,位移延性系数的尺寸效应更明显。在试验基础上,提出考虑截面尺寸影响系数的钢筋混凝土柱受弯承载力计算式,使大小尺寸试件计算结果的安全储备系数趋于一致。     

轴心受压FRP约束混凝土柱承载力分析

外包纤维复合材料(FRP)约束混凝土柱,可以有效提高混凝土柱的承载力和延性.系统总结了几种较为典型的FRP约束混凝土柱的极限抗压强度和极限应变的计算方法,通过对已有大量试验研究结果的分析,指出FRP约束混凝土圆柱的性能主要取决于FRP对混凝土柱的约束效果,并引入约束效应系数(MCR),以MCR为主要参数,提出了一种新的FRP约束混凝土柱的极限强度和极限应变的计算公式,该公式的计算结果与大量试验数据吻合较好.     

CFRP加固钢筋混凝土梁抗爆性能试验研究

通过对三组15根CFRP加固钢筋混凝土梁进行抗爆性能试验,研究了CFRP粘贴层数、配筋率、爆炸荷载大小等因素对裂缝开展、破坏形式、应变和挠度的影响。试验结果表明,加固梁的裂缝数量明显增多,但裂缝宽度减小了43%～71%,裂缝间距减小了79%～89%,U形锚固有效阻止了CFRP剥离,使加固梁呈CFRP拉断破坏。随着CFRP粘贴层数的增加,梁的抗爆能力平均提高量为13%～42%。对应于配筋率为0.84%、1.30%、1.88%的加固梁在第1、2、3次爆炸加载时的抗爆能力平均提高量分别为14%、16%和29%,但随着配筋率增加,加固梁的抗爆能力提高幅度有所减小。当爆炸荷载较大时,CFRP与受拉纵筋之间开始出现应变差,CFRP的存在使得钢筋的应变发展滞后于未加固梁中钢筋的应变发展,这种现象随爆炸荷载增大而趋于明显。CFRP可以有效提高钢筋混凝土梁的刚度,但加固梁的变形能力减小。     

螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱滞回性能试验研究

为了研究螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱的滞回性能,以轴压比、配箍率、配钢形式以及截面形式为变化参数,设计10个试件（其中空腹式型钢混凝土柱对比试件1个,复合螺旋箍筋混凝土柱对比试件1个）进行低周反复加载试验。观察试件的破坏形态,获取各试件的滞回曲线和骨架曲线。分析试件的极限承载力、层间位移角、延性、耗能、强度衰减和刚度退化等抗震性能指标,以及各变化参数对其抗震性能的影响。结果表明：螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱主要表现为弯曲破坏和黏结破坏;相比空腹式型钢混凝土柱和复合螺旋箍筋混凝土柱,螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱的滞回曲线更为饱满,承载力、延性和耗能均有提高;随着轴压比的增大,其承载力、刚度和耗能能力提高,但延性和变形能力降低,强度衰减和刚度退化现象更为严重;随着螺旋箍筋配箍率的增大,承载力、刚度、延性、耗能能力和变形能力逐渐提高;相同总含钢量下,增大螺旋筋配箍率比增大型钢间接配钢率对其延性和耗能能力的提高更显著,对其承载力则相反;三种截面形式中,Ⅲ类截面试件表现出最优的抗震性能。     

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。     

Prediction for lateral deformation capacity of corroded reinforced concrete columns

The deformation capacities of columns, which are the main lateral force‐resisting elements of reinforced concrete (RC) structures, have been the subject of great interest with the development of performance/displacement‐based seismic design. However, deterioration due to chloride‐induced corrosion causes a significant reduction in the seismic performance of RC columns. Although numerous investigations have focused on the deformation capacity of columns with corroded rebars and various strengthening measures have been proposed, little attention was paid to evaluating the contribution of each deformation component to the tip displacement under corrosion (i.e., bending, shear, and longitudinal bar slip at the column footing), which plays an important role in investigating and explaining the failure mechanisms of columns. This paper presents a computational prediction model to estimate the deformation capacity of RC columns with corroded rebars, and the contributions of bending and bar slip at the column footing are mainly considered in this model due to the negligible contribution of the shear deformation component for columns subjected to flexural failure mode. The calculation results obtained by the prediction model are compared with the quasistatic test results of both noncorroded and corroded RC columns. It turns out that the prediction model simulates the deformation capacity of RC columns with corroded rebars reasonably well considering its simplicity and computational efficiency, and it can be used for time‐variant capacity estimates for the lifetime seismic design and fragility assessment of RC columns exposed to corrosion.