圆形钢筋混凝土桥墩抗震性能(Ⅱ):试验结果评估

根据桥墩拟静力正交试验现象及数据结果,研究了圆形钢筋混凝土桥墩的变形特征及弯曲强度特性;并对低周反复荷载作用下桥墩的位移延性、等效刚度和刚度退化性能以及极限位移状态下累积耗能能力进行了评估,综合考察了剪跨比、轴压比、纵筋率、配箍率等因素对桥墩延性性能的影响.可为桥梁的延性抗震设计提供参考.     

轴压比对钢筋混凝土桥墩抗震性能的影响分析

为研究钢筋混凝土桥墩在不同轴压比下的抗震性能,以某实际工程桥墩为例,基于Open Sees有限元软件建立不同轴压比下桥墩的有限元模型,分析讨论了各桥墩在循环荷载作用下的滞回性能、累积耗能及其变形能力。研究结果表明,在0. 1～0. 3的轴压比范围内,构件承载力随轴压比增大而增大,但随着轴压比的增大,承载力下降速度也随之加快;轴压比从0. 1增大到0. 3时,构件累积耗能值降低了41. 2%;构件的位移和曲率延性系数均随着轴压比的增大而显著减小。     

不同截面形式的低配筋桥墩的抗震性能分析

针对矩形截面、圆形截面和圆端形截面三种不同截面形式的铁路桥墩,采用ANSYS软件对其建立了滞回分析模型,并对这三种截面桥墩的抗震性能进行了研究,分析了不同截面形式下桥墩的位移延性系数、刚度退化和耗能能力.结果表明:三种截面形式的桥墩,圆端形截面桥墩的位移延性系数和极限位移最大,表现出较好的延性性能;桥墩最终破坏时,圆端形截面桥墩的刚度退化速率最慢,累积耗能最大.在轴压比、剪跨比、配筋率和配箍率均相同情况下,圆端形截面桥墩有较好的延性性能、刚度退化速率最慢、累积耗能最多,建议在地震区采用圆端形截面桥墩.     

矩形混凝土空心墩延性抗震性能试验研究

为深入认识混凝土空心墩地震损伤机理并评估其延性能力,对不同剪跨比、纵筋率及配箍率的方形和矩形空心墩试件开展拟静力加载试验. 观测各墩裂缝分布和损伤情况,分析桥墩的滞回性能、曲率及位移延性,并结合文献试验数据探讨既有塑性铰公式对空心墩顶部位移能力计算的适用性. 研究结果表明:各空心墩试件呈弯曲破坏特征,延性系数均在5.0以上,抗震性能良好;相同剪跨比下空心墩抗剪性能弱于相同外尺寸实心墩;增加纵向率能够适当提升空心墩侧向承载力和极限位移;在低轴压比下,纵筋率和箍筋用量对空心墩位移延性系数的影响规律不明显;空心墩塑性铰长度随剪跨比、纵筋强度或直径、轴压比的增加而提高,随混凝土强度的增加而降低,而配箍率的影响不显著;Mander、孙治国和JRA塑性铰模型预测值与试验值误差不超过5%,其中Mander公式计算效果最佳,可用于评估空心墩等效塑性铰长度;规范中较多采用的Paulay-Priestley模型高估了空心墩塑性铰长度,会使得桥墩抗震设计偏于不安全.      

钢筋混凝土框架短柱的延性和耗能能力

本文主要讨论轴压比、配箍率和配箍形式(普通矩形箍筋和矩形与螺旋箍筋构成的复合箍筋)对剪跨比m=1.75的短柱延性和耗能能力的影响。提出了按照不同的延性和轴压比要求,确定钢筋混凝土框架短柱配箍率的方法,并与各国规范中有关规定进行了比较,可供设计时参考。     

钢骨混凝土L型截面异形柱抗震性能影响因素探讨

通过四根L型截面钢骨混凝土柱在压、弯、剪共同作用下的低周反复加载试验,探讨轴压比、剪跨比、配箍率对钢骨混凝土异形柱滞回曲线、耗能性以及延性的影响,对于异形柱施工具有一定的工程指导意义。     

带钢管剪力键的装配式混凝土桥墩抗震性能

为研究不同连接方式装配式混凝土桥墩的抗震性能,进行了2根装配式混凝土桥墩（连接构造分别为钢管剪力键和灌浆套筒）和1根现浇整体式混凝土桥墩的拟静力试验,分析对比试件的滞回曲线、骨架曲线、延性、刚度退化和耗能能力,采用ABAQUS通用程序建立有限元模型,并开展了有限元参数分析. 研究结果表明:3类桥墩试件水平荷载-位移滞回曲线较饱满,具有良好的抗震性能,均为整体压弯破坏,无明显的强度退化,累积耗能能力相近;在不同轴压比、长细比、混凝土强度和钢筋强度条件下,带钢管剪力键的装配式混凝土桥墩的水平峰值荷载和位移延性系数均优于传统灌浆套筒连接的装配式桥墩,提高幅值分别为4%～32%和8%～36%;轴压比、长细比、钢管剪力键嵌入深度和钢管直径是影响钢管剪力键连接的装配式混凝土桥墩抗震性能的重要参数.      

钢骨混凝土L型截面异形柱抗震性能影响因素探讨

通过四根L型截面钢骨混凝土拄在压、弯、剪共同作用下的低周反复加栽试验,探讨轴压比、剪跨比、配箍率对钢骨混凝土异形枉滞回曲线、耗能性以及延性的影响,对于异形柱施工具有一定的工程指导意义.     

钢筋混凝土框架柱在低周反复荷载作用下的抗弯强度及延性

本文根据43根试件的试验结果,分析了钢筋混凝土框架柱在低周反复荷载作用下的强度及高轴压时的延性,认为柱端约束对框架柱抗弯强度有有利影响,并对该影响的大小进行了分析。此外,根据不同延性系数水平的要求,提出了轴压比与配箍率的关系。     

低配筋混凝土桥墩抗震性能的实验研究

通过５个大比例尺桥墩模型在往复加载实验，研究了低配筋混凝土桥墩的抗震性能，如荷载－位移关系，延性比和累积耗能等，着重讨论了剪跨比和配箍率对破坏模式和延性动力参数的影响，并且得出了一些对桥梁延性抗震分析和设计有用的结论。     

新型五螺箍矩形短柱轴压承载力计算分析

螺旋箍筋应用于钢筋混凝土柱能明显提高柱的承载力及延性,为了研究五螺箍矩形混凝土短柱在轴心受压荷载作用下的力学性能和轴压承载力计算方法,首先,结合已有文献中的试验建立有限元模型,并将有限元分析结果与试验结果进行对比,以验证有限元模型的正确性;其次,基于材料用量相等的原则,设计了4种不同配箍形式的矩形截面柱,基于已验证了的有限元模型开展了不同混凝土强度对上述4种柱的轴压承载力和延性的影响研究;最后,通过对五螺箍柱进行参数分析,提出了基于体积配箍率的轴压承载力计算方法. 研究结果表明:五螺箍较五环箍、矩形箍和矩形螺旋箍柱构件承载力均值分别提高0.78%、6.70%和13.73%,延性系数均值分别提高2.00%、10.32%和10.41%,说明五螺箍柱有较高的承载力和延性;与各国规范提出的公式进行对比,本文建议的轴压承载力计算方法较为简便,且与试验值的误差均值仅为2.83%.      

SRC框架短柱在低周反复荷载作用下的延性

本文通过对13根内埋工字钢的SRC框架短柱试件的试验研究,讨论了 SRC框架短柱的变形能力。重点讨论了轴压比、配箍率讨其延性的影 响。得出:与钢筋混凝土框架短柱相比,SRC框架短柱的变形能力较 强,特别是在高轴压、低配箍率的情况。最后给出了其极限转角的计算 公式。      

预应力CFRP加固混凝土柱抗震性能的数值分析

采用预应力CFRP片材加固钢筋混凝土柱,可以提高柱的抗震性能．本文采用有限元分析软件ANSYS,对预应力CFRP片材加固钢筋混凝土柱的低周反复荷载试验过程进行了数值模拟分析,提出了分析同类问题的有限元算法,研究了预应力大小对预应力FRP片材加固钢筋混凝土柱抗震性能的影响,分析了预应力FRP片材加固钢筋混凝土柱的破坏机理．分析结果表明：随着FRP片材预应力度的增加,被加固柱的滞回曲线趋于饱满,滞回环的外包面积增大,延性增加,其耗能能力和抗震性能显著提高．     

高恢复性钢筋混凝土圆柱的抗震试验研究

为了使钢筋混凝土圆柱在遭遇超过现行规范设定水准的巨大地震时仍能保持正刚性且残余变形足够小，提出了采用高强低粘结的无预应力钢绞线作为柱纵筋的办法. 为了验证这种方法的有效性，进行了4根钢筋混凝土圆柱的常轴压低周水平往复试验，其中3根采用钢绞线纵筋，1根采用普通钢筋作纵筋，研究了剪跨比和塑性铰区横向约束方式对钢绞线混凝土柱抗震性能的影响. 试验结果表明:剪跨比为3和4的配置钢绞线为纵筋的钢筋混凝土圆柱位移角达6%时，仍保持正刚性，且残余位移角在2%以内；和普通钢筋混凝土圆柱相比，当位移角为6%时，钢绞线混凝土圆柱的侧向承载力提高了90%，残余变形降低了73%；在柱的塑性铰区（1.5D，D为截面直径）采用螺栓连接的钢板进行横向约束可将柱的侧向承载力进一步提高15%，残余变形进一步降低21%；由于钢绞线存在明显的粘结-滑移效应，基于平截面假定的分析方法不适用于采用钢绞线的钢筋混凝土柱侧向承载力的评估.      

钢套管再生混凝土加固柱轴压试验

为实现建筑业节能减排的目标,提出了钢套管再生混凝土加固柱的新加固方法,对1个未加固柱、12个钢套管再生混凝土加固柱以及2个钢管混凝土柱进行轴压试验,并对试件的承载力和变形特点进行分析,并讨论了该加固柱的承载力计算方法.研究结果表明:加固后试件的承载力提高2.19～3.98倍,且加固柱的刚度、延性均比原柱有明显提高;钢套管再生混凝土加固柱的承载力为钢套管普通混凝土加固柱承载力的91.8%～97.0%;当填充再生混凝土强度由27.0 MPa增加到32.9 MPa时,加固柱的承载力仅提高2.67%;对于再生粗骨料取代率为50%的试件,当钢套管厚度由1.81 mm增加到3.84 mm和5.84 mm时,承载力分别提高了34.0%和77.8%;考虑原柱初始应力后,试件峰值应变减小47.1%～59.3%;钢套管加固柱与钢管混凝土柱具有类似的受力性能.采用不同规范计算试件的承载力,结果表明EC4规范公式的计算精度最高,稳定性最佳.      

Effects of length and location of steel corrosion on the behavior and load capacity of reinforced concrete columns

The effects of length and location of the steel corrosion on the structural behavior and load capacity of reinforced concrete (RC) columns have been investigated. Results of the accelerated corrosion process and eccentric load test are presented in detail. Effects of the location of the partial length, the corrosion level within partial length and the asymmetrical deterioration of the concrete section on the mechanical behavior and load capacity of corroded RC columns are discussed. It is found that the mechanical behavior and load carrying capacity of corroded RC columns are simultaneously affected by the above mentioned factors. For the corroded RC columns with large eccentricity, a higher corrosion level in the tensile corroded length and a greater asymmetrical deterioration of the concrete section can result in less ductile behavior and larger load reduction of the column; while for the corroded RC columns with small eccentricity, the less ductile behavior and the larger load reduction of the column may result from the higher corrosion level in the compressive corroded length and the greater asymmetrical deterioration of the concrete section.     

长期负载下CFRP约束混凝土圆柱轴压试验研究

为探讨长期负载下混凝土的收缩徐变和CFRP（碳纤维布）徐变对CFRP约束混凝土柱轴向受压性能的影响,在3种不同加载模式下对12个圆柱进行了长期负载轴压试验,研究了在不同加载模式和不同负载水平下试件的破坏特征及长期荷载对约束柱变形、峰值点应力和应变的影响。试验结果表明:CFRP包裹后的试件均是由于纤维环向拉断导致柱子最终丧失承载力,且CFRP拉断位置一般集中分布在试件的中部附近;在长期荷载作用下,CFRP包裹后的试件比未包裹试件的长期变形要小,并随负载水平的提高,试件的长期变形增大;在不同加载模式下,长期负载对峰值点应力、应变的影响各不相同;初始负载对峰值点应力、应变的影响随负载水平的提高而增大,在负载水平较高时,峰值点应力降低约13%,峰值点应变降低约6%。      

钢筋混凝土框架柱抗剪承载力分析

在现有试验数据的基础上，通过对以往试验结果的分析，以及对现有几种抗剪承载力计算公式的分析比较，综合考虑剪跨比、轴压比和配筋率对抗剪性能的影响，从中提出了与试验值符合较好的计算公式，并就如何提高框架柱的延性和变形能力提出了一些建议，对钢筋混凝土框架柱的设计有重要指导意义。     

钢筋混凝土L形柱受力性能有限元分析

采用Opensees软件对钢筋混凝土L形柱进行受力性能有限元分析,计算结果与试验结果吻合较好。根据计算结果,获得试件柱根的弯矩-曲率滞回曲线和钢筋的应力-应变滞回曲线,并对影响钢筋混凝土受力性能的主要因素进行参数分析。