应变率对钢筋混凝土梁柱中节点动态性能影响的试验研究_范国玺
应变速率对C20混凝土的影响
应变速率对C20混凝土的影响邢峻伟,张玉敏,宋珂,郝泽静【摘要】摘要:简要介绍了应变速率与C20混凝土关系研究。
主要是考虑应变速率下单轴抗压的本构关系实验研究,探索分析其中应变速率对混凝土内部结构相关机理参数影响及应变速率对C20混凝土的影响,为今后建筑工程领域作出贡献。
【期刊名称】河北联合大学学报(自然科学版)【年(卷),期】2012(034)001【总页数】4【关键词】关键词:C20;混凝土;应变速率;单轴抗压混凝土是一种胶凝的物质材料,可以依据不同的要求和性能进行配合,最终成为稳定固结状态且内部复杂的材料,可以表现出良好的材料性能。
在现代的建筑物和构筑物中,时刻都离不开混凝土的浇注,作为它们结构当中的一部分,并且不容小觑,它在结构稳定性及其它方面起着很重要的作用。
建筑物和构筑物不是始终处于静态,时常会由于地震、冲击、爆炸等特殊原因产生动态影响,这就要求我们熟悉混凝土动态的特性。
动态作用下,混凝土特性主要通过应变速率对混凝土内部机构机理参数影响进行研究[1]。
1 简介在以往的单轴抗压试验中,对已采集的实验数据进行整理和分析,探讨混凝土在考虑应变速率下单轴的抗压试验中内部结构及机理参数的变化规律,从混凝土的本构关系中作出相应的论证[2]。
单轴实验主要从抗压强度、峰值应变、弹性模量及应力应变的变化趋势进行分析[2,3]。
试验采用电液伺服试验系统,对尺寸为70mm×70mm×210mm棱柱体预设计强度C20混凝土进行加载试验,采用四种加载速率为10-2/s、10-3/s、10-4/s 和10-5/s,实验强度分别为15.8MPa、15.2MPa、14.2MPa 和15.6MPa。
通过采集设备保存的数据,进行数据的整理与分析,研究混凝土的本构关系及内部结构机理[4,5]。
2 数据分析从采集的数据中取加载速率为10-2/s时应变片的变化规律,通过对应变片与(包含应变片的粘贴位置)轴力采集的数据可以统计应变片-轴力的关系曲线,如图1所示。
钢筋混凝土梁柱节点抗震性能试验研究
钢筋混凝土梁柱节点抗震性能试验研究钢筋混凝土是一种常用的建筑结构材料,它的优点包括强度高、耐久性好、施工方便等。
在地震发生时,建筑物的节点处往往是易受损坏的部位。
因此,对于钢筋混凝土梁柱节点的抗震性能进行研究是十分重要的。
近年来,国内外许多学者对于钢筋混凝土梁柱节点的抗震性能进行了试验研究。
这些试验大多采用了类似于地震作用的水平荷载,通过测量节点的变形、裂缝形态和荷载变化等来评估节点的抗震性能。
钢筋混凝土梁柱节点的抗震性能主要由两个方面决定:一是节点的承载力,即节点在地震作用下所能承受的荷载大小;二是节点的变形能力,即节点在地震作用下所能承受的变形大小。
因此,试验研究通常会对这两个方面进行评估。
节点的承载力主要受到节点纵向钢筋的约束作用和节点混凝土的贡献。
一些试验研究表明,增加节点纵向钢筋的数量和直径可以提高节点的承载力;而增加节点混凝土的强度也会对承载力产生正面影响。
此外,节点的承载力也会受到节点受力面积和构造细节的影响。
节点的变形能力主要受到节点混凝土的性质、纵向钢筋的延性和节点的构造细节等因素的影响。
一些试验研究表明,使用高强度混凝土或者添加纤维等增强混凝土的韧性可以提高节点的变形能力;而采用较大直径、较为密集的纵向钢筋可以增强节点的延性。
另外,适当地设计节点构造细节可以减小节点内应力的集中程度,也能提高节点的变形能力。
总体来说,钢筋混凝土梁柱节点的抗震性能是一个复杂的问题,它受到许多不同因素的影响。
通过试验研究,我们可以更好地理解这些因素对节点性能的影响,并针对不同的建筑用途和地震烈度等因素进行有针对性的节点设计。
这有助于提高建筑物的抗震能力,保障人民的安全。
应变率对混凝土动态力学特性的影响研究
应变率对混凝土动态力学特性的影响研究混凝土现在是制造建筑和工程结构的常用材料,多种力学特性决定了它的机械性能。
应变率是一个重要的参数,它反映了材料的力学性能,因此它对混凝土的动态力学特性产生了很大的影响。
本文以《应变率对混凝土动态力学特性的影响研究》为题,研究了应变率对混凝土动态力学特性的影响。
1、应变率与动态力学特性的关系应变率是描述材料弹性稳定性的一种量化指标,应变率在具有弹性和塑性特性的材料中被广泛使用。
应变率是力学模量(如弹性模量和泊松比)等固有力学性能的重要指标。
动态力学特性是水泥土的一种重要特性,其动态力学特性取决于水泥土的强度、粘聚力和对拉压的刚度等参数。
应变率的变化会直接影响混凝土的动态力学特性,因此了解应变率对混凝土的动态力学特性的影响是研究混凝土动态力学特性的必要条件。
2、应变率对混凝土动态力学特性的影响应变率对混凝土动态力学特性的影响可以分为两个方面,一是应变率影响混凝土的湿度传输,二是应变率影响混凝土的可塑性。
首先,应变率影响混凝土的湿度传输。
应变率的变化会导致水空隙的变化,这种变化会影响水的渗透能力,从而影响混凝土的湿度传输。
其次,应变率影响混凝土的可塑性。
应变率越高,混凝土的塑性性能就越高,这样混凝土在外力作用下就越不容易破坏,特别是在恶劣的环境条件下,应变率越高,混凝土的可塑性就越高,这样混凝土就更不容易受到环境影响。
3、应变率对混凝土动态力学性能的优化应变率对混凝土的动态力学性能有重要的影响,可以通过优化应变率来改善混凝土的动态力学性能。
首先,要选择适当的混凝土配合比,确定合适的混凝土比例,以满足工程的力学性能要求。
其次,应尽量降低混凝土的强度,以提高混凝土的可塑性,使混凝土在外力作用下更不容易破坏。
此外,应注意混凝土的施工技术,在施工中要尽量减少混凝土的收缩和空鼓,减少混凝土的抗拉强度减少。
结论应变率是影响混凝土动态力学特性的重要参数,应变率变化会影响混凝土的湿度传输和可塑性,从而影响混凝土的动态力学性能。
2002(哈尔滨建筑大学学报)应变率对混凝土抗压特性的影响
泥 CD!B 水 CD!B 石子 CD!B 砂子 CE!%--F-%5.F/%-3F1%.4, 用 钢模在振动台上浇注成型 % 水泥采用 /1.G普通硅 酸盐水泥, 骨料为碎石, 最 大 粒 径 为 1- ::, 砂子 为河砂 % 试件浇注成型 ! H 后拆模, 用草袋覆盖洒 水养护一周后在室温下自然养护%
收稿日期: !""#$#!$#! 基金项目: 国家自然基金重点资助项目 (%&’(&#)" ) 作者简介: 肖诗云 ! 男, 大连理工大学博士生 * "#$%&’ ()
等特性的影响则没有考虑- 显然, 这种简化方法很 不合理, 与混凝土实际的动力特性相差甚远尽管应变率对混凝土抗压特性的研究已经进 行了许多\#G !], 也取得了许多成果, 在某些方面也已 经达成了一些共识, 如 KB+<<\(]、 P7,Q:1\F]、 K+1+0;C732\%] 分别在试验的基础之上建立了混凝土的单轴抗压 率型本构模型, 但是, 这么多年来并没有一个比较 理想的率型本构模型被人们所采用 - 一方面是因 为研究者所采用的试验设备、试验方法以及混凝 土试件的不同,导致了试验结果还有比较大的差 异甚至是完全相反的结论;另一方面也是因为还 没有找到一条比较好的途径来处理试验结果与建 立率型本构模型之间的关系,几乎绝大多数研究 者都把混凝土动态特性的变化关系 ( 如强度的增 加, 弹性模量、 泊松比等的变化)建立在混凝土的
《保温承重混凝土梁、柱和节点的力学性能研究》范文
《保温承重混凝土梁、柱和节点的力学性能研究》篇一一、引言随着现代建筑技术的不断进步,保温承重混凝土(Insulating Load-bearing Concrete,简称ILC)在建筑领域的应用日益广泛。
这种材料因其独特的保温和承重双重特性,在大型建筑和高层建筑中扮演着至关重要的角色。
本文主要探讨了ILC中的梁、柱及节点部位的力学性能研究。
通过对这些部位的分析和研究,以期提高其设计施工的科学性和合理性,保证工程结构的安全性、可靠性和经济性。
二、ILC梁的力学性能研究ILC梁作为建筑结构中的主要承重构件,其力学性能的优劣直接关系到整个建筑的安全性和稳定性。
因此,对ILC梁的力学性能进行深入研究显得尤为重要。
首先,对ILC梁的承载能力进行了分析。
通过实验和理论计算,发现ILC梁具有较高的抗弯、抗剪和抗压强度。
同时,其良好的延性使得梁在受力过程中能够有效地吸收和分散能量,提高结构的抗震性能。
其次,对ILC梁的变形性能进行了研究。
由于ILC材料具有良好的塑性和韧性,使得梁在受到外力作用时能够产生较大的变形而不易断裂。
这有利于提高结构的变形协调能力,保证结构的整体稳定性。
三、ILC柱的力学性能研究ILC柱作为建筑结构中的支撑构件,承担着将荷载传递至基础的重要任务。
因此,对其力学性能的研究同样至关重要。
ILC柱具有较高的抗压强度和较好的延性。
在受到外力作用时,柱能够有效地抵抗压弯、剪切等作用力,保证结构的稳定性和安全性。
同时,ILC柱的施工工艺相对简单,能够有效地提高施工效率,降低工程成本。
四、ILC节点的力学性能研究在建筑结构中,梁与柱之间的连接节点是传递荷载的关键部位。
因此,对ILC节点的力学性能进行研究具有重要意义。
ILC节点具有较好的承载能力和变形协调能力。
通过合理的节点设计和施工工艺,能够保证节点在受到外力作用时能够有效地传递荷载,避免应力集中和破坏。
同时,节点的塑性变形能力也能够吸收和分散能量,提高结构的抗震性能。
新型装配式砼框架中柱节点抗震性能试验与模拟
新型装配式砼框架中柱节点抗震性能试验与模拟常中权 1 张延年 2 谷伟 1(1.嘉兴职业技术学院 浙江嘉兴 314030; 2.沈阳建筑大学辽宁沈阳 110168)摘要: 基于课题组前期的试验研究,对新型装配式砼框架中柱节点的5种型号做有限元模拟,并将效果最佳的模拟参数用于变尺寸模型中,试图得出抗震性能最好的节点类型。
研究表明,在往复加载下,NFC-3与NFC-4的模拟与试验的滞回曲线较完美贴合,其余型号仅在负向极限荷载上有所差距;施工缝变尺寸模型在总耗能方面,中柱边梁与后浇区在纵向的接触面积越大,总耗能越强;而后浇区与边梁的横向接触面积过大或过小,均不利于纵向接触耗能的发挥;边梁下部或上部纵向长度越长,刚度退化影响越小。
模型S123的耗能能力与刚度退化表现突出,即边梁阶梯高度为梁高的一半,阶梯延出长度为0.3 m 的新型节点抗震性能最佳。
关键词: 装配式框架 新型节点 拟静力试验 有限元模拟中图分类号: TU398.9文献标识码: A文章编号: 1672-3791(2023)09-0085-04Test and Simulation of the Seismic Performance of Mid-columnJoints in the New Prefabricated Concrete FrameCHANG Zhongquan 1 ZHANG Yannian 2 GU Wei 1(1.Jiaxing Vocational Technical College, Jiaxing, Zhejiang Province, 314030 China; 2.Shenyang Jianzhu University,Shenyang, Liaoning Province, 110168 China)Abstract: Based on the experimental research in the early state of the research group, five types of mid-column joints in the new prefabricated concrete frame are carried out the finite element modelling, and the best modelling parameter is used in the variable-size model to try to obtain the type of joints with the best seismic performance. Research results shows that, under the reciprocating load, the hysteresis curves of the simulation and test of NFC-3 and NFC-4 fit perfectly, while the other types only differ in the negative ultimate load, that in the terms of total energy consumption of the variable-size model of construction joints, the larger the longitudinal contact area be‐tween the mid-column side beam and the post-cast area is, the stronger the total energy consumption is, while the too large or too small transverse contact area between the post-cast area and the side beam is not conducive to the exertion of energy consumption of the longitudinal contact, and that the longer the longitudinal length of the lower or upper part of the boundary beam is, the smaller the influence of stiffness degradation is, and model S123 has prominent performance in the energy dissipation capacity and stiffness degradation,that is, the height of the side beam step is half of beam height, and the new type of joints with a 0.3m extension length of the step has the best seismic performance.Key Words: Prefabricated frame; New joint; Quasi-static test; Finite element modellingDOI: 10.16661/ki.1672-3791.2212-5042-6864基金项目: 浙江省教育厅一般科研项目“新型装配式混凝土框架中柱节点抗震性能试验与数值模拟”(项目编号:Y202248677)。
应变率对硬化水泥净浆微观力学性能及徐变行为的影响
第45卷第11期2017年11月硅酸盐学报Vol. 45,No. 11November,2017 JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY DOI:10.14062/j.issn.0454-5648.2017.11.06 应变率对硬化水泥净浆微观力学性能及徐变行为的影响魏亚,梁思明,高翔(清华大学土木工程系,土木工程安全与耐久教育部重点实验室,北京 100084)摘要:采用连续刚度测试研究应变率对硬化水泥净浆微观力学性能及徐变行为的影响,结合扫描电镜技术分析水泥净浆的微观结构对连续刚度测试结果的影响。
结果表明:通过30 μm压入深度的连续刚度测试可以得到水泥净浆均匀的力学性能,当压入深度(荷载)大于临界最小深度(荷载)时,测试得到的弹性模量和压痕硬度基本保持不变,反映了水泥净浆均匀的力学性质;在0.01 s–1~0.50 s–1应变率范围内,应变率变化对硬化水泥净浆弹性模量的影响可忽略不计,但压痕硬度随着应变率的增大而增大,且二者具有幂型函数关系;应变率影响持载阶段的接触徐变函数,应变率越大,持载阶段的接触徐变函数越大,这与应变率越大时加载阶段的徐变发展越不充分有关。
为了准确测试水泥净浆的微观徐变,需尽可能减小加载阶段的用时。
关键词:硬化水泥净浆;力学性能;微观徐变;连续刚度测试;应变率中图分类号:TB321 文献标志码:A 文章编号:0454–5648(2017)11–1605–08网络出版时间:2017–10–09 13:56:00 网络出版地址:/kcms/detail/11.2310.TQ.20171009.1356.017.html Strain Rate Effect on Micro-Mechanical Properties and Creep Behavior of Hardened Cement PasteWEI Ya, LIANG Siming, GAO Xiang(Key Laboratory of Civil Engineering Safety and Durability of China Education Ministry; Department of Civil Engineering, TsinghuaUniversity, Beijing 100084, China)Abstract: The strain rate effect on the elastic modulus, indentation hardness, and micro creep of hardened cement paste was investigated via continuous stiffness measurement. The microstructure of the indentation zone was determined by scanning electron microscopy. The effect of microstructure on the mechanical and creep properties was analyzed. The results show that the homogeneous mechanical properties of cement pastes can be measured via continuous stiffness measurement with a maximum depth of 30 μm. When the indentation depth (force) is greater than the critical minimum depth (force), the measured elastic modulus and indentation hardness will remain nearly a constant, reflecting the homogeneous mechanical properties of cement pastes. Within the strain rates ranging from 0.01 s–1 to 0.50 s–1, the strain rate has a negligible effect on the elastic modulus. However, the indentation hardness increases with increasing the strain rate, and their relationship can be well expressed by an empirical power law equation. Strain rate also affects the contact creep function during the holding stage. The greater the strain rate, the greater the contact creep function is, which is due to the fact that the creep will develop less during the loading stage at a greater strain rate. It is thus necessary to minimize the loading time to ensure correct measurement of the creep property.Keywords: hardened cement paste; mechanical properties; micro creep; continuous stiffness measurement; strain rate水泥基材料是土木工程中运用最广泛的建筑材料。
应变率效应对混凝土动弯拉强度的影响
&& (t )}+ [C ]{ & (t )}+ [K (t )]{ U U d (t )} = [M ]{U d d {Pd (t )} − [∆K d (t )]{U d (t + ∆t )} − [∆K s (t )]{U s }
引入损伤变量D(ε),等价弹性模量为
(8)
~ &) E = [1 − D(ε )]E (ε
(7)
{
} {
} {
& (t + ∆t )} = { & (t )}+ {∆U & (t )},{U (t+Δt)}={U (t)}+{Δ }, {U U
d d d
d d
Ud(t)},[Kd(t+Δt)]=[Kd(t)]+[ΔKd(t)],[Ks(t+Δt)]=[Ks(t)]+[ΔKs(t)],{Pd(t+Δt)}={Pd(t)}+{Δ Pd(t)},将以上6个增量关系式代入式(7)并减式(6)得:
e (ε& e )∆D e (ε e )[K oe ] [∆K d (t )] = −∑ H E e
e
(12)
将式(10)、式(12)代入式(8),得
&& (t )}+ [C ]{∆U & (t )}+ [K (t )]{∆U (t )ห้องสมุดไป่ตู้ = [M ]{∆U d d d d {∆Pd (t )} + {∆P'd (D )} + {∆Ps (D )}
混凝土梁柱节点抗震性能的试验研究
混凝土梁柱节点抗震性能的试验研究概述:混凝土结构在抗震设计中起着重要的作用。
而混凝土梁柱节点作为结构中的关键连接部位,其抗震性能对整个结构的安全性和稳定性具有重要影响。
为了研究混凝土梁柱节点的抗震性能,进行了一系列的试验研究。
一、试验设计:为了模拟实际工程中的情况,试验选取了常见的混凝土梁柱节点类型,并设置了不同的参数,如梁柱截面尺寸、纵向钢筋配筋率等。
试验采用了静力加载和减震加载两种方式,以模拟地震作用下的实际情况。
二、试验结果:通过试验,我们得到了混凝土梁柱节点在不同加载方式下的受力性能和破坏模式。
在静力加载试验中,节点的破坏主要表现为梁端剪切破坏和柱端剪切破坏。
而在减震加载试验中,节点的破坏主要表现为剪切破坏和弯曲破坏。
三、试验分析:通过对试验结果的分析,我们可以得出以下结论:1. 混凝土梁柱节点在地震作用下容易发生剪切破坏,因此在节点设计中应注重节点的剪切承载力。
2. 梁柱节点的弯曲性能对结构的抗震性能具有重要影响,应合理设计节点的弯曲承载力。
3. 柱端的加劲筋对节点的抗震性能具有重要影响,应根据实际情况合理设置加劲筋的数量和位置。
4. 混凝土梁柱节点的抗震性能受到纵向钢筋配筋率的影响,过高或过低的配筋率都会导致节点的抗震性能下降。
四、改进措施:根据试验结果和分析,我们可以提出以下改进措施来提高混凝土梁柱节点的抗震性能:1. 合理设计梁柱节点的截面尺寸和纵向钢筋配筋率,以提高节点的承载能力和延性。
2. 增加加劲筋的数量和设置位置,以提高节点的抗剪切能力。
3. 引入新型的抗震设计理念和技术,如减震装置和阻尼器,来提高节点的抗震性能。
五、结论:通过试验研究,我们对混凝土梁柱节点的抗震性能有了更深入的了解。
混凝土梁柱节点在抗震设计中具有重要作用,其合理设计和改进措施可以提高结构的抗震性能,保证结构的安全性和稳定性。
未来的研究可以进一步探索新型的节点设计理念和技术,以提高混凝土结构的抗震性能。
应变率对混凝土动态力学特性的影响研究
应变率对混凝土动态力学特性的影响研究混凝土作为土木工程中常用的建筑材料,其力学性能和耐久性至关重要。
应变率是衡量混凝土力学特性的重要参数,但它们之间的关系尚需进一步深入研究。
本文的主要目的是研究应变率对混凝土动态力学特性的影响。
为了达到目的,实验模型中将应变率设定为1.5、3.0和5.5,分别进行实验,并通过测量混凝土在各种动态条件下的应力,分析不同应变率下混凝土的动态力学特性。
1.研究背景当前,我国城市化程度不断提高,造成混凝土的消费量一年比一年增多,如何解决混凝土的力学性能和耐久性问题变得越来越重要。
应变率是衡量混凝土力学特性的重要参数,但它们之间的关系尚需进一步深入研究。
文献资料表明,应变率对混凝土动态力学特性有着直接的影响,因此,本文旨在研究应变率对混凝土动态力学特性的影响。
2.实验设计为了研究应变率对混凝土动态力学特性的影响,本实验以普通混凝土为材料,整体实验部分采用柴油机作为驱动源,试验水平为12000r/min,上下两个工作环境的温度和湿度分别为25℃和75%,采用三个不同的应变率,分别为1.5、3.0和5.5进行实验,通过测试混凝土在各种动态条件下的应力,确定不同应变率下混凝土的动态力学特性。
3.实验结果实验结果表明,当应变率增大时,混凝土的应力随着振动次数的增加而减少,其弹性模量也会随应变率的增大而增强;此外,随着应变率的增大,混凝土的振动衰减速率也会变慢,因此应力会稳步降低。
此外,实验结果表明,当应变率为1.5时,混凝土的应力降幅最大,振动衰减速率最快;当应变率为5.5时,混凝土的应力降幅最小,振动衰减速率最慢。
4.结论实验结果表明,应变率对混凝土动态力学特性有着直接的影响,当应变率增大时,混凝土的应力和振动衰减速率都会降低,而其弹性模量也会随应变率的增大而增强。
根据实验结果,为保证混凝土的力学特性,建议应变率尽量保持在3.0以下。
结论本文通过实验研究了应变率对混凝土动态力学特性的影响,实验结果表明,应变率对混凝土动态力学特性有着显著的影响,当应变率增大时,混凝土的应力和振动衰减速率都会降低,而其弹性模量也会随应变率的增大而增强。
浅谈高应变法在桩基检测中的应用
浅谈高应变法在桩基检测中的应用发布时间:2021-04-26T02:54:18.774Z 来源:《防护工程》2021年3期作者:赵丽杰[导读] 线路走向自南二环向南穿石程宿舍、祥云国际、污水处理厂、民心河,接南三环北侧辅路。
中国铁建大桥工程局集团有限公司摘要:随着我国经济社会的发展及城镇化进程的不断深化,人们对各类建筑的需求在不断上升,而桩基作为与大地连接,承托建筑物的基础,其施工质量就显得极为重要。
如何快速、准确地检测桩基质量,确保其施工质量达到设计要求,成为影响建筑物整体质量及工程整体工期的重要因素,本文介绍的高应变法就是一种快捷高效的桩基检测技术。
关键词:高应变法;安全高效;安全高效1 工程简介中华大街是石家庄南北向交通要道。
石家庄站南迁后,中华大街向南方向断头,给南二环及周边路网带来巨大交通压力,该工程的实施,可实现石家庄站附近交通流向南快速疏解至南三环,对进一步完善石家庄市区的路网系统,缓解西南部地区的交通压力,加快石家庄西南部地区的发展,有非常积极的作用。
该工程北起南二环,南至南三环,全长4.12 公里。
线路走向自南二环向南穿石程宿舍、祥云国际、污水处理厂、民心河,接南三环北侧辅路。
自北向南与汇新路、汇平路、汇丰路、汇明路、仓盛路、宫北路交叉。
道路建设标准为城市主干路。
南二环增加南向东右转匝道连接南二环主线高架桥,改造原北向东、西向南匝道与新建中华大街主线顺接。
原西向南桥下地面辅路会进行改造,由单向改为双向。
本标段起始桩号为汇明路以南K1+800-K4+086.972至南三环,含钻孔灌注桩353根,桩长分布在30m~42m之间,桩径1.2m至1.5m。
2 试验原理模型假设:在高应变试验中,采用一维应力波理论,将测试桩看作一个一维线性波动力学的问题。
该模型的假设要点如下图:(1)桩身摩阻力大小的判断依据依据:试验中实测的力曲线和速度曲线之间拉开距离的大小。
(2)桩端承载力大小的判断依据依据:实际测得的速度曲线在2L/C处的反射程度。
持续荷载和氯离子侵蚀耦合作用后钢筋混凝土的粘结性能试验
持续荷载和氯离子侵蚀耦合作用后钢筋混凝土的粘结性能试验商怀帅;任国盛;侯东帅;宋华【摘要】针对沿海地区的钢筋混凝土结构在服役过程中所承受的持续荷载与氯离子侵蚀的耦合作用引起钢筋混凝土性能的劣化,会对钢筋混凝土间的粘结性能产生影响,设计制作了24根粘结区带裂缝的钢筋混凝土梁式试件,通过粘结性能试验,研究在持续荷载单独作用、氯离子侵蚀单独作用以及持续荷载与氯离子侵蚀耦合作用等3种工况下,持续120 d的钢筋混凝土粘结强度变化情况.试验结果表明:持续荷载和氯离子侵蚀的耦合作用显著降低了钢筋与混凝土的粘结强度,且持续荷载越大,粘结强度越低;在持续荷载和氯离子侵蚀的耦合作用下,试件粘结强度的损失要大于仅在单因素单独作用下粘结强度的损失.【期刊名称】《江苏大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2019(040)004【总页数】5页(P479-483)【关键词】钢筋混凝土;梁式试件;持续荷载;氯离子;粘结强度【作者】商怀帅;任国盛;侯东帅;宋华【作者单位】青岛理工大学土木工程学院,山东青岛266033;西部绿色建筑国家重点实验室,陕西西安710055;青岛理工大学土木工程学院,山东青岛266033;青岛理工大学土木工程学院,山东青岛266033;青岛理工大学土木工程学院,山东青岛266033【正文语种】中文【中图分类】TU528.1钢筋与混凝土能够共同工作的基础是两者之间具有良好的粘结性能[1-2],在承载能力极限状态下,钢筋与混凝土之间的粘结强度决定了钢筋强度的利用程度[3].服役过程中的钢筋混凝土结构不可避免地受到持续荷载的作用,持续荷载会使混凝土产生徐变、开裂和疲劳劣化.而处于沿海地区的钢筋混凝土结构,如跨海隧道、大跨桥梁和海上钻井平台等还会遭受氯离子的侵蚀.氯离子的侵蚀作用会造成混凝土中钢筋的锈蚀[4-6].混凝土中钢筋的锈蚀不仅会使钢筋横肋受损、横截面积减小,更重要的是破坏了钢筋与混凝土之间的粘结强度,导致钢筋与混凝土之间的粘结性能退化,从而大大降低了钢筋混凝土结构的使用寿命和极限承载能力[7-10].持续荷载和氯离子的耦合作用对钢筋混凝土所造成的损伤势必大于二者单独作用所造成的损伤.YOON S. C.等[11]指出荷载等级对钢筋锈蚀率有显著影响,钢筋的锈蚀率随荷载的增大而增加.何世钦[12]研究了持续荷载和外加电流加速钢筋腐蚀的共同作用下钢筋混凝土梁的抗弯性能,结果表明钢筋锈蚀率随荷载增加而增大,且经受持续荷载和腐蚀共同作用后的钢筋混凝土梁的极限承载能力显著降低.LEI M.F.等[13]研究发现,外部荷载能够改变混凝土内部的孔结构和拉应力的分布,从而有利于氯离子进入混凝土内.目前,国内外研究大都集中于持续荷载和氯离子侵蚀共同作用对氯离子渗透性的影响[14-16],而对于持续荷载和氯离子侵蚀耦合作用下的钢筋混凝土间粘结性能的研究较少.此外,实际工程中钢筋混凝土结构往往都是带裂缝工作的.为此,笔者设计制作粘结区带裂缝的钢筋混凝土梁式试件,研究持续荷载与氯离子侵蚀耦合作用对钢筋混凝土粘结性能的影响,希望以此为海洋环境中的新建钢筋混凝土建筑物和构筑物的耐久性设计提供试验依据和理论指导.1 试验概况1.1 试件设计图1为梁式试件示意图.梁式试件尺寸为100 mm×150 mm×550 mm,由左右两部分组成.梁式试件底部的受拉钢筋在每半梁中的粘结长度均为5d(d为受拉钢筋直径).钢筋加载端及支座处各有一段无粘结区,无粘结区的钢筋用PVC管套住,并且两端用双面泡棉胶带密封.为了诱导粘结区的初始裂缝,先将厚0.2 mm、宽40 mm 的不锈钢薄片固定在模具的指定位置上,之后再浇筑混凝土.为了防止梁式试件发生剪切破坏,在试件中配设了箍筋.图1 梁式试件示意图(mm)1.2 试验材料试验中采用标号为P·O42.5的普通硅酸盐水泥,其主要化学成分CaO,SiO2,Al2O3,Fe2O3,Na2O,MgO和K2O的质量分数分别为57.5%,22.9%,7.3%,3.1%,0.3%,4.1%和0.7%.粗骨料采用的是粒径为5~20 mm 的破碎石灰岩,其堆积密度为1 206 kg·m-3,表观密度为2 630 kg·m-3,压碎指标为3.6%,饱和吸水率为0.39%;细骨料采用细度模数为2.5的河砂;水使用自来水.混凝土中水灰比为0.49,每立方米混凝土所用水泥、粗骨料、细骨料和水的质量分别为418,1 164,613和205 kg.底部纵向钢筋的牌号HRB400,直径为14 mm,横截面积为153.9 mm2,屈服强度为436 MPa,抗拉强度为550 MPa.1.3 试件制作将石子、砂和水泥放入容量为100 L的强制式混凝土搅拌机中干拌3 min,然后加水继续拌合3 min.搅拌完成后将混凝土置于梁式试件的模具中,并用振动台振实,24 h后脱模,试件脱模后立即放入标准养护室中养护28 d[17].梁式试件施加持续荷载及氯离子侵蚀情况如表1所示.表1中,RB表示参考梁式试件,S,N和C分别表示持续荷载、无氯离子侵蚀和氯离子侵蚀;持续荷载下面的数字表示不施加荷载和持续荷载为极限荷载的25%,45%和65%.每个编号的梁式试件制作3根,共计24根梁式试件.表1 梁式试件持续荷载及氯离子侵蚀情况试件编号持续荷载氯离子侵蚀RB0S0-C05%NaCl溶液干湿循环S25-C25%极限荷载5%NaCl溶液干湿循环S45-C45%极限荷载5%NaCl溶液干湿循环S65-C65%极限荷载5%NaCl溶液干湿循环S25-N25%极限荷载S45-N45%极限荷载S65-N65%极限荷载1.4 试验方法1.4.1 持续荷载加载方式通过前期的试验测得梁式试件的极限荷载为15.54 kN,所以施加的持续荷载分别为3.89,6.99和10.10 kN,荷载持续时间为120 d.图2为持续荷载施加方式示意图.图2中LVDT为线性位移传感器.采用图2所示的持续荷载加载方式,上下两根梁式试件互为反力架,通过千斤顶在跨中施加持续荷载,施加至目标值后拧紧端部的螺母.加载完成后的试件如图3所示.图2 持续荷载施加方式示意图图3 施加持续荷载后的试件1.4.2 氯离子侵蚀试验采用干湿循环的方式来模拟真实的氯离子侵蚀环境,干湿循环的周期为7 d(湿润4 d,之后干燥3 d).在4 d的湿润过程中用蘸满5%NaCl溶液的棉被包裹梁式试件,然后将棉被拆下,在空气中干燥3 d.1.4.3 弯曲粘结试验梁式试件经过120 d的持续荷载和氯离子侵蚀作用后,通过弯曲粘结试验测得其粘结强度和极限滑移,并观察试件的粘结破坏形态和裂缝发展特征.弯曲粘结试验装置如图4所示.图4 弯曲粘结试验装置示意图(mm)前期每级施加的荷载增量为1.2 kN;当荷载施加到9.6 kN后,荷载增量变为1.0 kN,每级荷载在30 s内施加完毕.每级荷载施加后,持续2 min,使滑移达到稳定,通过LVDT测得自由端滑移和加载端滑移.2 试验结果和讨论2.1 梁式试件破坏形态对所有的梁式试件而言,其破坏模式均为混凝土劈裂破坏,劈裂破坏仅发生在某一半梁上,因此下述的破坏形态均指的是发生破坏的某半梁.加载过程中,随着荷载的不断增大,试件原有的初始裂缝不断加宽,随后发展为与底部受拉钢筋轴向成45°的斜裂缝,并且逐渐向受力点发展,最后裂缝延伸到受力点,进而发生了劈裂破坏.梁式试件的破坏形态如图5所示.图5 试件劈裂破坏形态2.2 粘结强度弯曲粘结试验的力学分析简图如图6所示.图6 弯曲粘结试验力学分析简图钢筋所受拉力F可由下式计算得到式中: P为施加的荷载,N;l为力臂,mm;a1和a2分别为试件中心至支座处的水平距离和至加载点的水平距离.所以,钢筋与混凝土间的平均粘结应力τ为式中:d为钢筋直径,mm;lb为粘结长度,mm.弯曲粘结试验结果如表2所示.表3为与参考梁式试件(RB)相比粘结强度减小百分比.由表2,3可知:只遭受持续荷载作用的梁式试件(S25-N,S45-N和S65-N)的粘结强度较参考梁式试件(RB)减小了8.8%,14.8%和20.9%;只遭受氯离子侵蚀作用的梁式试件(S0-C)的粘结强度较参考梁式试件(RB)减小了5.0%;遭受二者耦合作用的梁式试件(S25-C,S45-C和S65-C)的粘结强度较参考梁式试件(RB)减小了15.5%,27.1%和22.3%.综上,持续荷载和氯离子的侵蚀降低了钢筋与混凝土之间的粘结强度;钢筋混凝土在持续荷载和氯离子侵蚀耦合作用下的粘结强度的降低程度要远大于单因素单独作用.表2 弯曲粘结试验结果试件编号极限荷载/kN粘结强度/MPa自由端滑移/mm加载端滑移/mm RB15.825.600.0050.040S0-C15.025.320.0150.035S25-C13.364.730.0210.100S45-C11.544.080.0170.110S65-C12.304.350.0200.140S25-N14.435.110.0070.093S45-N13.474.770.0130.105S65-N12.514.430.0280.113表3 粘结强度减小百分比 %试件编号减小百分比RB0S0-C5.0S25-C15.5S45-C27.1S65-C22.3S25-N8.8S45-N14.8S65-N20.9此外,无论是仅遭受持续荷载作用还是遭受持续荷载和氯离子侵蚀耦合作用,试件的粘结强度均随持续荷载等级的提高而减小.例如,对于仅遭受持续荷载作用的试件而言,持续荷载等级为45%和65%试件的粘结强度相比持续荷载等级为25%试件降低了6.7%和13.3%;对于二者共同作用的试件而言,持续荷载等级为45%和65%试件的粘结强度相比持续荷载等级为25%试件降低了13.7%和8.0%.持续荷载会使混凝土的受拉区产生微裂缝,并且对水泥浆体和骨料的界面造成损伤,荷载越大,此种影响就越大[12].另外,持续荷载增大了氯离子进入混凝土的速率,加速了钢筋的锈蚀速率,因此进一步降低了钢筋与混凝土之间的粘结强度.弯曲粘结试验结束后,将梁式试件破碎,并将其中的底部受拉钢筋取出.锈蚀后钢筋状况如图7所示.由图7可见钢筋表面有许多锈蚀产物和小的蚀坑,钢筋的横肋受损.图7 锈蚀后的钢筋何世钦[12]研究了持续荷载和外加电流加速钢筋腐蚀共同作用下钢筋混凝土梁的抗弯性能.结果表明:持续荷载越大,钢筋的锈蚀率就越大;在持续荷载和腐蚀共同作用下,钢筋混凝土梁的极限承载能力下降.SHANG H.S.等[18]研究了持续荷载与干湿循环耦合作用后钢筋与混凝土间的粘结性能,其试验结果如表4所示.表4中,B表示梁式试件,N和D分别表示不遭受干湿循环和遭受干湿循环作用;数字0,25,50和75分别表示不施加荷载和持续荷载为极限荷载的25%,50%和75%.例如,B-25-D表示梁式试件承受持续荷载为极限荷载的25%,并遭受干湿循环作用.表4 文献[18]的粘结强度试验数据 MPa试件编号粘结强度B-0-N9.00B-25-N8.70B-50-N8.39B-75-N7.92B-0-D12.19B-25-D11.08B-50-D10.35B-75-D9.09由表4可知:仅受持续荷载作用的试件(B-25-N,B-50-N和B-75-N)的粘结强度相比B-0-N降低了3.3%,6.8%和12.0%;受持续荷载与干湿循环耦合作用的试件(B-25-D,B-50-D和B-75-D)的粘结强度相比B-0-D降低了9.1%,15.1%和25.4%.可见,无论试件是否遭受干湿循环作用,钢筋与混凝土间的粘结强度都随着持续荷载的增大而降低.3 结论1) 持续荷载和氯离子侵蚀降低了钢筋与混凝土间的粘结强度,且粘结强度的降低程度随持续荷载的增大而增加.2) 在持续荷载和氯离子侵蚀的耦合作用下,试件粘结强度的损失要大于仅在单因素作用下粘结强度的损失.参考文献(References)【相关文献】[ 1 ] ZHAO Y, LIN H, WU K, et al. 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Bond beha-viour between steel bar and concrete under sustained load and dry-wet cycles[J]. Magazine of Concrete Research, 2018, Paper Number: 1800048.。
不同加载速率下梁柱边节点的抗震性能
不同加载速率下梁柱边节点的抗震性能范国玺;王德斌;杨树桐;郭海燕;宋玉普【摘要】为研究梁柱边节点的动态力学性能,采用位移加载控制方式,对3个梁柱边节点组合体试件开展动态加载试验.根据软化拉-压杆模型,预测了节点核心区裂缝的开展,并分析了轴压比和加载速率对节点破坏形态、承载能力、位移延性的影响规律. 结果表明:轴压比增大后,节点内裂缝数量减少,节点核心区斜裂缝与竖向轴力的夹角减小;随加载速率的提高,试件断裂面上越来越多的骨料被拉断,节点组合体严重损伤部分发生转移;加载速率提高后,试件的水平抗剪承载力提高9.73%,但试件的水平抗剪承载力随轴压比的变化不明显;节点组合体的变形能力随加载速率或轴压比的提高而减弱.%In order to study the dynamic mechanical properties of exterior beam-column joints, the dynamic loading tests on the specimens combined by three exterior beam-column joints were carried out with displacement control loading. The softened strut-and-tie model predicted the development of cracks in the core area of the loaded joints. The effects of the axial compression ratio and the loading speed on the failure mode, carrying capacity, displace-ment ductility of the loaded joints were analyzed. The results show that the number of cracks within joints and the angle between diagonal cracks and vertical axial force of the joint core area decrease as the axial compression ratio increases. As the loading speed increases, the number of fractured aggregates grows on the specimen surface, lead-ing to transfer of the seriously damaged part in the combined joints. Also, the horizontal shear carrying capacity of the specimen improves 9.73% as the loading speed increases, but the effect ofthe axial compression ratio on the horizontal shear carrying capacity of the specimen is not obvious. The deformation capacity of the joint combination is reduced with the increase of the axial compression ratio or the loading speed.【期刊名称】《哈尔滨工程大学学报》【年(卷),期】2015(036)010【总页数】6页(P1326-1330,1334)【关键词】梁柱边节点;加载速率;轴压比;软化拉-压杆模型;破坏形态;承载力;位移延性;抗震性能【作者】范国玺;王德斌;杨树桐;郭海燕;宋玉普【作者单位】中国海洋大学工程学院,山东青岛266100;大连交通大学土木与安全工程学院,辽宁大连 116028;中国海洋大学工程学院,山东青岛266100;中国海洋大学工程学院,山东青岛266100;大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室,辽宁大连116024【正文语种】中文【中图分类】TU375.4钢筋混凝土梁柱节点,是影响整体结构抗震性能的重要构件,且梁柱节点变形对框架变形影响较大。
钢筋混凝土结构中应变率和低温的影响实验研究
震,钢筋混凝土能同时经受高应 变和低温的影 已进行研究过应变率和低温同时作用对钢 当虚拟样本 内的温度 到达 希望值时 ,试验就做 响。这些同时作用的影响会改变这些材料的基本 的影响 。高应变下着重从 可利用的数据观测低 完了。 的 机械 性 能 ,也 有 可 能 改 变这 些结 构 的 受 震 状 温时的机械性能的变化 。另外,提出了用在应 三.混凝土的试验安捧 态。本文通过实验指 出在材料 的单轴、单一、应 变率 增加、过渡温度 向更 高的温 度转 变时做标 先前 的一 部分 中 ,受张 拉率 和温 度同 时
四,实验结论 关 ,但更重要的是受样本致 冷时 湿度的影响。 基于初步试验得到的结果 ,可发现低温 和 e k vt t说 c  ̄ 已验证应变率的加强对弹性模量和钢的硬 B r o i h! 已经发现混凝土在现场致冷至 度方面的影响无关紧要 。另外,也观察到 , 当应 低温时 的几种常规趋势 ,观察到抗拉 强度临界 地 震型应变率的同时作用对钢筋和混凝土的单 变率增加时 , 最终应力和屈服应 力的比值递减 。 递 增时 ,抗压强度和杨氏模量也不可忽视 地递 机械性能的影响: 1 、应变率和温度看来不影响钢筋的极限张 相对于低强度钢 , 高强度钢在应变率方面不太 易 增了。最后 ,有关通常可得到的受应变率 和低 温 同时影响的混凝土的压缩应力一 应变状态的数 拉应变和杨 氏模量; 受影响。
破裂变形及随之而来的破裂。 等级的代表 。该过程确保 了全部样本都处于相 低温 同时作用的影响 ; 低 于 室 温 的 钢 的 机 械 性 能 的 讨 论 由 同 的热 度 。 6 、在高张拉率、低温状态 ,混凝土处于抗 B u eu r n a 提出。A T A 7 的5 级锚板 ( S M 52 0 约 压应 力一 应变状态的湿度影响 ; 2 、试验设备和过程 2mm厚 )的单一拉 伸试 验表明温度降低时 , 5 7 、低温地震 型刺激下,钢筋混凝土成分响 实验安排在一台10 k 、整装、闭合、液 0一 N 极限应力降低 ,屈服强度和抗拉强度增加 。另 压 伺服 的动态试验机上进行 。钢试样 本的两端 应的全过程 中的基本单一循环应力一 应变状态的 方面 ,钢的弹性模量看来不受温度降低的影 直 接旋 入安装框架的十字头 中。应 用荷载 由装 推断 。
应变率对钢筋混凝土框架结构地震作用下灾变过程影响研究
2 .S c h o o l o f A e r o s p a c e , T s i n g h u a U n i v e r s i t y , B e i j i n g 1 0 0 0 8 4 , C h i n a )
Ab s t r a c t:
A c c o r d i n g t o t h e“ C o d e f o r d e s i g n o f c o n c r e t e s t r u c t u r e s ”( G B 5 0 0 1 0 - 2 0 1 0 ) ,a u s e r s u b r o u t i n e
r a t e e f f e c t o f ma t e r i a l c a n b e c o n s i d e r e d .T h e s i mu l a t e d r e s u l t s o f a r e i n f o r c e d c o n c r e t e c o l u mn u n d e r s t a t i c a n d d y n a mi c
( 1 . 大连理工大学 建设 工程 学部 , 辽 宁 大连 1 1 6 0 2 4 ; 2 . 清华大学 航天航空学院 , 北京 1 0 0 0 8 4 )
捅 要 :开发 了 A B A Q U S显式用户材料子程序 V U MA T, 该程序可 以考虑材料应 变率效应 的影响 。通过 对钢筋 混 凝土柱 的动态 和静态加载试验 进行模 拟 , 验证 了子程序 的可靠性 。通过对某 四层钢筋混凝 土框架结构进行增量动力时程 分析 , 研究了材料的应变率效应对结构最大顶点位移 、 最大基底 剪力 、 最大层 间位移 、 结构的能力 曲线 、 结构的抗倒塌能力 和倒塌模式 的影 响。研究表 明, 考虑材料的应变率效应后 , 结 构的最 大顶点位移和最大层间位移大多数情况下会减 小 , 结
中强混凝土应变率效应的试验研究与数值模拟
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李敏;李宏男;张皓;王德斌
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【摘要】试验研究了两种强度的混凝土C30和C50在地震作用应变率范围内(1×10-5~1 ×10-2/s)的力学行为.根据试验结果,回归分析得到了混凝土动力提高系数(DIF)的表达式,并与其他文献中的结果进行了对比.基于ABAQUS有限元软件,分别采用混凝土损伤塑性模型和Drucker-Prager模型对混凝土试块的动态抗压性能进行了数值模拟,并且讨论了这两种模型模拟混凝土动力特性时存在的问题.【总页数】4页(P34-37)
【作者】李敏;李宏男;张皓;王德斌
【作者单位】大连海洋大学海洋与土木工程学院,辽宁大连116023;大连理工大学建设工程学部,辽宁大连116024;沈阳建筑大学土木工程学院,辽宁沈阳110168;大连理工大学建设工程学部,辽宁大连116024
【正文语种】中文
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钢筋混凝土板柱结构中柱节点的抗震性能的试验研究
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朱心部;程文瀼
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【摘要】介绍了3个缩尺1/4板柱结构中柱节点在水平低周反复荷载作用下的试验,对其破坏形态和抗震性能进行了分析,并用有限元对板柱节点进行了弹塑性分析,其结果与试验结果符合较好.
【总页数】4页(P29-32)
【作者】朱心部;程文瀼
【作者单位】东南大学土木工程学院,南京,210096;东南大学土木工程学院,南京,210096
【正文语种】中文
【中图分类】TU375.3
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预制装配式部分钢骨梁柱节点抗火性能分析
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范国玺;高明;王也;李海生;季翔
【期刊名称】《大连理工大学学报》
【年(卷),期】2022(62)4
【摘要】确定材料高温特性、热工参数以及时温曲线后,建立构件抗火性能分析模型,通过试验结果可验证模型的有效性.基于此,建立预制装配式部分钢骨钢筋混凝土(PPSRC)梁柱节点抗火性能分析模型,进行了PPSRC梁柱节点温度场分析以及耐火极限影响因素分析.研究表明,火灾条件下混凝土表面温度高于其内部温度,且随着深度的增加,温度逐渐降低,PPSRC梁柱节点内的部分钢骨升温速度高于其外层混凝土的升温速度;无防火措施时,PPSRC梁柱节点同一截面的温度分布不均,连接区是PPSRC梁柱节点抗火的薄弱区域;连接区喷涂防火涂料后,其平均温度降低明显,阻热效果良好;荷载比增大后,相应位移增大,耐火极限降低,荷载比超过一定限值
时,PPSRC梁柱节点的失效位置发生变化.
【总页数】9页(P357-365)
【作者】范国玺;高明;王也;李海生;季翔
【作者单位】中国海洋大学山东省海洋工程重点实验室;荣华(青岛)建设科技有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TU375.4
【相关文献】
1.预制装配式部分钢骨混凝土框架梁柱节点承载能力的试验研究
2.预制装配式部分钢骨混凝土框架梁柱中节点抗震性能试验研究
3.预制装配式部分钢骨混凝土框架梁柱节点有限元分析
4.高温后预制装配式框架梁柱连接节点抗火性能分析
5.不同轴压比下预制装配式部分钢骨梁柱节点动力性能研究
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快速应变率下对中强混凝土峰值应力与峰值应变的影响
快速应变率下对中强混凝土峰值应力与峰值应变的影响
丁峰
【期刊名称】《河北联合大学学报:自然科学版》
【年(卷),期】2012(034)003
【摘要】在不同的应变率的作用下,通过对混凝土的本构关系进行试验研究,由快速率下试验得出的峰值应力与峰值应变,与静态试验得出的数据进行比较,为混凝土的动态研究提供试验依据。
【总页数】3页(P141-143)
【作者】丁峰
【作者单位】河北联合大学规划处,河北唐山063009
【正文语种】中文
【中图分类】TU501
【相关文献】
1.应变率对钢筋混凝土框架结构地震作用下灾变过程影响研究 [J], 王文明;李宏男;王德斌;尚兵
2.不同尺寸混凝土的动态峰值应力-应变关系及峰后软化特性的研究 [J], 潘青松;彭刚;张亮亮;曹自潭
3.快速应变率下对中强混凝土峰值应力与峰值应变的影响 [J], 丁峰
4.低应变率下最大骨料粒径对混凝土动态尺寸效应影响:细观模拟 [J], 金浏; 杨旺贤; 余文轩; 杜修力
5.三轴压缩围压与峰值应力、应变关系的改进粒子群神经网络研究 [J], 易达;刘洁荣;葛修润
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试件的主要参数
Major parameters of specimens
试件编号 JM 29 350 × 350 JM 28
250 × 400 3 18 3 18 3 18
367. 7 3 18
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367. 7 4 22
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1
1. 1
试验概况
试件制作
实际结构中的梁柱节点, 多为三维空间结构。 试 验主要针对中间层中间节点进行研究, 为方便试验研 究, 不考虑横梁的约束作用, 从而将空间节点简化为 一榀框架中的二维构件, 并分别在水平方向和竖直方 向上, 梁柱节点的反弯点处将其截断, 得到梁柱节点 10] 组合体单元。文献[ 指出, 这种简化处理是偏于保 守的。 梁柱截面形式均选择矩形截面。 梁的截面高度 与跨度及荷载大小有关, 梁的截面宽度, 一般根据截 面高度确定, 对矩形截面高宽比 h / b 不宜超过 3. 5 。 结合模数的要求, 梁的截面尺寸为 b × h = 250 mm × 400mm。柱的截面尺寸为 b × h = 350mm × 350mm。 混 凝土强度等级选用 C30 , 纵筋选用 HRB335 级钢筋, 箍
基金项目: 国家自然科学基金重大研究计划重点项目( 90815026 ) 作者简介: 范国玺, 博士 0515 收稿日期: 2013[1 ]
引
言
。目前国内外现行规范, 有关钢筋
混凝土梁柱节点的抗震设计方法, 主要基于大量拟静 力试验结果。然而, 拟静力试验的应变率水平往往低 于地震作用下的应变率水平
0. 25
0. 25
f yv 为箍筋实测屈服强度。 注: 1 f y 为相应纵筋实测屈服强度, 2 f cu150 为实测 150mm 立方体试块强度,根据混凝土结构设计规范 条文说明, 棱柱体强度与立方体强度的比值, 该试验轴压比中的 f c 取 0. 76 f cu150 = 0. 76 × 33. 21 = 25. 24N / mm2 。 3 n 为试验过程中, 试件的轴压比。 h c 为柱截面高度, 4 梁纵筋直径为 18mm, h c / d b = 19. 44 , db 其中, 其结果接近规范对一、 二级抗震等级规定的下限条件。 为梁纵筋直径, 5 SR 为试件加载时, 梁端位移不同加载速度对应的控制点处的应 变率。
( 1. State Key Laboratory of Coastal and Offshore Engineering ,Dalian University of Technology,Dalian 116024 ,China; 2. Dalian Jiaotong University,Dalian 116024 ,China)
摘要: 受材料率敏感性的影响, 钢筋混凝土构件具有率敏感效应 。对三个钢筋混凝土梁柱中节点组合体抗震性能 试验, 采用位移控制方式加载, 研究节点组合体裂缝发展 、 承载能力、 变形能力等随加载速率的影响规律 。 研究结 果表明:不同应变率作用下, 节点组合体均发生弯剪破坏, 但应变率提高后, 节点组合体内的裂缝数量减少, 裂缝分 布更集中;节点组合体承载能力随应变率的提高而增大, 受钢筋动态强度的影响, 节点组合体屈服荷载较极限荷载 增长更明显;相对低应变率作用, 高应变率作用下节点组合体在破坏前的耗能增加;应变率提高后, 节点组合体的 刚度增大, 但由于惯性力的影响, 超过一定范围后, 其刚度退化加剧, 应变率提高对试件的刚度有不利影响;应变率 提高后, 黏结滑移更明显, 但节点组合体的变形能力没有减弱 。 关键词: 钢筋混凝土梁柱中节点; 应变率; 延性; 耗能 中图分类号: TU375. 4 文献标识码: A 131X( 2014 ) 11001108 文章编号: 1000-
第 47 卷第 11 期 2 0 1 4 年 11 月
土
木
工
程
学
报
CHINA CIVIL ENGINEERING JOURNAL
Vol. 47 Nov.
No.11 2014
应变率对钢筋混凝土梁柱中节点动态性能 影响的试验研究
范国玺
1
宋玉普
1
王立成
1
王德斌
2
( 1. 大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室,辽宁大连 116024 ; 2. 大连交通大学,辽宁大连 116024 )
Abstract : Due to the material rate sensitivity,the reinforced concrete members are generally sensitive to the strain rate. In this work, the seismic behavior of 3 interior reinforced concrete beamcolumn joints were studied under the displacementcontrolled loading ,aiming at attaining a better understanding of the effect of loading speed on the crack development,carrying capacity,deformation capacity of the joint assembly and so on. The results show that joint assemblies with various strain rates have the identical shear failure modes which may occur in the joint core area after the plastic hinges develop at both ends of adjacent beams. With the increase of strain rate ,however,the number of cracks within the joint assembly may decline and the cracking distribution becomes more concentrated. With the increase of strain rate,the carrying capacity of the joint assembly may be improved. Due to the dynamic strengths of steel ,the improvement of the yield carrying capacity is more significant than that of the ultimate carrying capacity. Moreover , before the final failure is reached ,the energy dissipation of the joint assembly under a higher strain rate is larger than that under a lower strain rate. Due to the increase in strain rate ,the stiffness of the joint assembly can be enhanced. But beyond a certain range ,the stiffness may decline sharply due to the effect of inertia force,and the increase of strain rate may have adverse effect. With the increase of strain rate ,the bond slip becomes more significant,while the deformation capacity of the joint assembly remains almost unchanged. Keywords: interior reinforced concrete beamcolumn joints; strain rate ; ductility; energy dissipation Email: fanguoxi6688@ 163. com 的关键部件, 起着传递、 分配荷载的作用, 受力情况复 杂。震后调查表明, 多数情况下, 框架结构的倒塌, 是 由节点破坏引起 钢筋混凝土梁柱节点是影响框架结构整体性能
342. 3 6@ 100 8@ 100 8@ 80 481 33. 21 10
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/s
Experimental study of the influence of strain rate on the dynamic performance of interior reinforced concrete beamcolumn joints
Fan Guoxi1 Song Yupu1 Wang Licheng1 Wang Debin2
[2 ]
。
钢筋混凝土构件具有率 受材料率敏感性的影响,
· 12 ·
土
木
工
程
学
报
2014 年
对于钢筋混凝土构件动态性能的研 敏感性。 目 前, [3 ] 究, 多数集中于梁、 柱等简单构件的研究。 Mahin 等 通过对六根钢筋混凝土梁进行静力和动力加载试验 , 发现快速加载条件下构件的受弯屈服荷载明显提高 , 构件的延性并未发生明显改变。Chung 和 Shah 等通 过对 12 根不同剪跨比和体积配箍率的悬臂梁进行不 同加载速率下的试验研究, 发现快速加载条件下的构 , 件裂缝明显减少 裂缝宽度增大, 构件延性降低, 应变 对钢筋混凝土柱进行了静力加 试验结 载和两种工况下的单向振动台加载试验研究 , 梯度提高。Inoue 等 果表明, 柱在振动台加载条件下的强度最大值要高于 [6 ] 静力加 载。 Kitajima 等 通 过 对 钢 筋 混 凝 土 柱 进 行 单、 双向振动台加载试验, 发现双向振动台加载试验 中, 柱的强度退化、 刚度退化相比单向振动台加载试 柱的承载能力随应 验更为显著。 Martínez 等 发现, [8 ] 剪 变率的提高而提高。Lee 等 发现, 应变率提高后, 力墙的延性降低。 对于钢筋混凝土梁柱节点理论模型的研究较多 , Fan 等[9]在总结国内外梁柱节点模型的基础上, 对常 用抗剪模型进行了改进。 然而, 对于钢筋混凝土梁柱 节点的试验研究, 多数集中于拟静力试验。 因此, 研 究钢筋混凝土梁柱节点在不同应变率作用下的动态 性能, 对于全面了解框架节点力学特性具有重要 意 义。基于上述考虑, 研究了地震荷载作用范围内, 应 变率对钢筋混凝土梁柱中节点裂缝发展 、 承载能力和 变形能力等方面的影响。 并与高速率循环荷载作用 下, 梁柱中节点的试验结果对比分析, 得到了不同应 变率作用下梁柱中节点动态性能的变化规律 。