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螺旋筋增强外包型钢混凝土柱偏压性能

建筑结构学报 2021年第5期42卷 145-154页

作者：周春恒陈宗平广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 宁波大学土木与环境工程学院浙江宁波315211 广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室广西南宁530004

为了研究螺旋筋增强外包型钢混凝土柱的偏压受力性能,设计并制作了22个试件(其中螺旋筋增强外包型钢混凝土柱试件19个和外包型钢混凝土柱对比试件3个)并进行偏心受压静力加载试验,观察试件的破坏过程,剖析失效机理,获取了其荷载-挠度曲... 详细信息

为了研究螺旋筋增强外包型钢混凝土柱的偏压受力性能,设计并制作了22个试件(其中螺旋筋增强外包型钢混凝土柱试件19个和外包型钢混凝土柱对比试件3个)并进行偏心受压静力加载试验,观察试件的破坏过程,剖析失效机理,获取了其荷载-挠度曲线、荷载-应变曲线、截面应变分布和刚度退化曲线,并分析了箍筋间距、偏心距、径长比(D/a,D为螺旋筋约束直径,a为柱截面边长)、长径比、缀板间距、角钢配钢率和纵筋直径等参数对其承载力和抗弯刚度的影响。研究结果表明:相比外包型钢混凝土柱,螺旋筋增强外包型钢混凝土柱在破坏时混凝土的压溃剥落程度更小,荷载-挠度曲线下降段更为平缓;截面内型钢的环向应变呈线性分布,螺旋箍筋的应变呈非均匀分布;螺旋筋增强外包型钢混凝土柱的偏压承载力和抗弯刚度相比外包型钢混凝土柱分别提高了4%~25%和13%~39%;偏压承载力及抗弯刚度均随着箍筋间距、缀板间距、偏心距和长径比的减小而提高,随径长比的减小而降低;刚度退化速率随着螺旋箍筋间距、缀板间距和径长比的增大而提高。

关键词：外包型钢混凝土柱螺旋箍筋偏压试验承载力抗弯刚度

高温后型钢再生混凝土柱损伤机理及刚度退化研究

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建筑结构学报 2016年第5期37卷 129-137页

作者：陈宗平周春恒广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室广西南宁530004

为研究高温后型钢再生混凝土柱的损伤劣化机理及刚度退化规律,以经历高温温度、恒温时间、取代率、型钢保护层厚度、配钢率、配箍率和偏心率为变化参数,设计54个型钢再生混凝土柱试件(其中轴压试件48个,偏压试件6个),对其进行高温后静... 详细信息

为研究高温后型钢再生混凝土柱的损伤劣化机理及刚度退化规律,以经历高温温度、恒温时间、取代率、型钢保护层厚度、配钢率、配箍率和偏心率为变化参数,设计54个型钢再生混凝土柱试件(其中轴压试件48个,偏压试件6个),对其进行高温后静力加载试验,得到其荷载-位移曲线。从试件表面劣化程度、损伤场变量、轴压刚度及抗弯刚度等方面分析了其损伤程度及剩余刚度,并研究其抗弯刚度的计算方法。研究结果表明:经历温度越高,试件表面的劣化程度越显著;随着高温温度的升高、恒温时间的增加,高温后试件的损伤程度逐渐提高,轴压刚度和抗弯刚度逐渐降低;保护层厚度越小,高温后轴压试件的轴压刚度越低,偏心率越大、取代率越小,高温后偏压试件的抗弯刚度越低;配钢率和配箍率对其损伤值及剩余刚度的影响不大;抗弯刚度计算值与试验值吻合较好。

关键词：型钢再生混凝土柱高温作用静力试验损伤刚度

螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱滞回性能试验研究

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土木工程学报 2019年第7期52卷 69-80页

作者：陈宗平周春恒蒋香山广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室广西南宁530004 宁波大学浙江宁波315211

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... 详细信息

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。

关键词：螺旋箍筋约束混凝土空腹式型钢混凝土柱滞回性能

高温后钢筋再生混凝土梁受力性能试验及承载力计算

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建筑结构学报 2017年第4期38卷 98-108页

作者：陈宗平周春恒梁莹吴波广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室广西南宁530004 华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室广东广州510640

为了研究高温后钢筋再生混凝土梁的受力性能,以再生粗骨料取代率、历经最高温度、混凝土强度、剪跨比为变化参数,设计了34个试件(其中高温后试件26个,常温对比试件8个)进行静力加载试验。观察了试件的破坏过程及其破坏形态,得到了烧失... 详细信息

为了研究高温后钢筋再生混凝土梁的受力性能,以再生粗骨料取代率、历经最高温度、混凝土强度、剪跨比为变化参数,设计了34个试件(其中高温后试件26个,常温对比试件8个)进行静力加载试验。观察了试件的破坏过程及其破坏形态,得到了烧失率、荷载-挠度曲线、截面应变分布、峰值荷载、峰值挠度等受力性能指标,分析各参数对其承载能力、挠度、延性、损伤等的影响。同时,对高温后钢筋再生混凝土梁受弯及受剪承载力的计算公式进行了推导。研究结果表明:高温后钢筋再生混凝土梁的破坏形态与其在常温下的相似,根据剪跨比的不同,发生了剪切斜压破坏和弯曲破坏;高温后试件的烧失率在0.44%~8.95%之间,随着温度和取代率的提高,烧失率逐渐增大;高温后钢筋再生混凝土梁的剩余承载力、峰值挠度及延性均不低于高温后普通钢筋混凝土梁;随着取代率的增大,承载力和延性呈先提高后降低的趋势,峰值挠度和损伤则逐渐增大;温度越高,承载力、峰值挠度和延性越低,损伤越重;剪跨比的增大使其承载力降低,峰值挠度增大;提高混凝土强度,能有效提高高温后再生混凝土梁的承载力,减小其峰值挠度。

关键词：钢筋再生混凝土梁高温试验静力试验受力性能承载力

再生卵石骨料混凝土力学性能及其应力-应变本构关系

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应用基础与工程科学学报 2014年第4期22卷 763-774页

作者：陈宗平周春恒陈宇良黄靖广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室广西南宁530004

采用以卵石为粗骨料的原生混凝土作为再生混凝土来源，通过破碎、筛分获取再生卵石粗骨料，配制再生卵石骨料混凝土．以取代率为变化参数，设计99个试件．通过试验，获取其立方体抗压强度、棱柱体抗压强度、抗折强度、弹性模量、泊松比... 详细信息

采用以卵石为粗骨料的原生混凝土作为再生混凝土来源，通过破碎、筛分获取再生卵石粗骨料，配制再生卵石骨料混凝土．以取代率为变化参数，设计99个试件．通过试验，获取其立方体抗压强度、棱柱体抗压强度、抗折强度、弹性模量、泊松比等力学性能指标及应力．应变全过程曲线．分析了再生卵石骨料混凝土损伤演化、变形和能量耗散等力学性能．采用分段式本构关系模型和损伤本构关系模型对再生混凝土的应力一应变本构关系进行研究，并提出相应的本构方程．结果表明，与天然混凝土相比，再生卵石骨料混凝土的抗压、抗折强度略为增大，而弹性模量、变形系数与耗能系数则有不同程度的降低；不同取代率下，再生混凝土应力．应变曲线与天然混凝土相似，但下降段变得陡峭；再生混凝土损伤发展较为迅速，尤其在ε=（3～5）×10^-3之间；分段式本构方程和损伤本构方程的计算结果均与实测值吻合较好．

关键词：再生混凝土卵石骨料力学性能损伤过程本构方程

高温后型钢再生混凝土柱轴压性能及承载力计算

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建筑结构学报 2015年第12期36卷 70-81页

作者：陈宗平周春恒谭秋虹广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室广西南宁530004

为研究高温后型钢再生混凝土轴压柱的破坏形态、损伤劣化及剩余承载能力,以再生粗骨料取代率、温度、恒温时间、型钢保护层厚度、含钢率及箍筋间距为变化参数,设计48个试件进行高温后静力加载试验,获取了高温后试件的烧失率及受力破坏... 详细信息

为研究高温后型钢再生混凝土轴压柱的破坏形态、损伤劣化及剩余承载能力,以再生粗骨料取代率、温度、恒温时间、型钢保护层厚度、含钢率及箍筋间距为变化参数,设计48个试件进行高温后静力加载试验,获取了高温后试件的烧失率及受力破坏全过程的荷载-变形曲线,并分析了各变化参数对试件剩余承载力、损伤过程和位移延性等的影响;采用有限元分析软件ABAQUS对高温下试件的温度场进行数值计算,得到了截面混凝土高温损伤分布情况,综合试验结果与有限元分析结果,提出了高温后型钢再生混凝土柱轴心受压剩余承载力的计算方法。研究结果表明:温度越高,试件在加载过程中裂缝的出现、贯穿及混凝土剥落越早;承载力随着温度的提高、受火时间的增加、型钢保护层厚度及含钢量的减小而降低;延性随着温度的提高、型钢的混凝土保护层厚度的增大先降低后提高,随着含钢率和配箍率的增大而逐渐增加;试件的初始损伤值随着温度的升高和受火时间的增加而逐渐增大;试件截面温度随着取代率的增加逐渐降低,随着经历最高温度的上升而逐渐升高。

关键词：型钢再生混凝土柱受火试验静力试验轴心受压承载力

高温后GFRP筋与海砂混凝土界面黏结失效模拟

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工程力学 2022年第S01期39卷 121-128页

作者：傅建校周春恒章子华宁波大学土木与环境工程学院宁波315211

海砂的应用有利于缓解建筑用河砂的短缺现状,在海砂混凝土结构中以玻璃纤维增强复合材料(GFRP)筋替代钢筋可解决钢筋锈蚀引起的结构耐久性问题。目前,高温后GFRP筋-海砂混凝土的界面黏结失效规律尚不明确,对其界面力学行为的研究可促进G... 详细信息

海砂的应用有利于缓解建筑用河砂的短缺现状,在海砂混凝土结构中以玻璃纤维增强复合材料(GFRP)筋替代钢筋可解决钢筋锈蚀引起的结构耐久性问题。目前,高温后GFRP筋-海砂混凝土的界面黏结失效规律尚不明确,对其界面力学行为的研究可促进GFRP筋-海砂混凝土结构的推广应用。该文提出了一种新型黏结滑移本构模型(指数-双曲线模型),并对高温后GFRP筋与海砂混凝土的界面力学行为进行了研究。基于ABAQUS平台,通过经验公式考虑了高温对各相材料力学性能的影响,采用内聚力损伤模型和混凝土塑性损伤模型,实现了高温后GFRP筋与海砂混凝土界面黏结失效模拟,并通过拔出试验验证了模拟的准确性。结果表明:有限元模拟结果与试验结果吻合较好;高温后海砂混凝土损伤主要集中于界面黏结段靠近加载端部分,且随着温度的升高,混凝土所受应力逐渐减小;高温后海砂混凝土和普通混凝土与GFRP筋的界面黏结性基本相当;高温后界面极限黏结强度损失率略大于筋材强度损失率,且界面极限黏结强度损失率随着混凝土强度等级的提高而增大。

关键词：高温后海砂混凝土指数-双曲线模型内聚力损伤模型混凝土塑性损伤

钢-混凝土组合方形截面柱内置螺旋筋约束增强机理及承载力计算

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建筑结构学报 2022年第11期43卷 235-246,265页

作者：周济陈宗平周春恒经承贵广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 南宁学院土木与建筑工程学院广西南宁530200 宁波大学土木与环境工程学院浙江宁波315211 广西科技大学土木建筑工程学院广西柳州545006

为揭示钢-混凝土组合方形截面柱(简称“方柱”)内置螺旋筋的约束增强机理,明确螺旋筋间距、螺旋筋直径以及螺旋筋径宽比等设计参数对组合柱的约束增强效果的影响规律,设计并完成了30个螺旋筋约束增强钢-混凝土组合方柱(15个角钢试件、1... 详细信息

为揭示钢-混凝土组合方形截面柱(简称“方柱”)内置螺旋筋的约束增强机理,明确螺旋筋间距、螺旋筋直径以及螺旋筋径宽比等设计参数对组合柱的约束增强效果的影响规律,设计并完成了30个螺旋筋约束增强钢-混凝土组合方柱(15个角钢试件、15个钢管试件)的轴心受压试验,观察了方柱的破坏过程,揭示了其约束增强机理,对比分析了各变化参数对方柱轴压性能指标的影响规律,提出了具有统一形式的组合柱轴压承载力计算公式。试验结果表明:内置螺旋筋可有效改善方形角钢骨架或钢管对核心混凝土存在的约束“拱效应”,提升组合柱的承载力和变形性能,但对轴压刚度无明显增益效果;增大螺旋筋的体积配筋率可进一步提高组合柱的轴压延性,且增大螺旋筋径宽比时单位体积用钢量获得的承载力性能提升效果最为显著,其次是减小螺旋筋间距,再次是增大螺旋筋直径;组合柱承载力的提高程度随着螺旋筋用量的增大有所减缓,且内置螺旋筋对角钢混凝土柱承载力的提高效果显著优于钢管混凝土柱;结合所提的约束模型和Mander约束混凝土理论建立的轴压承载力计算式可较精确地计算螺旋筋约束增强钢-混凝土组合方柱的轴压承载力。

关键词：钢-混凝土组合方柱螺旋筋轴心受压试验约束机理增强效果承载力

GFRP筋混杂纤维混凝土隧道管片力学性能研究

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工程力学 2024年第S01期41卷 238-244,252页

作者：陈晟晟周春恒章子华宁波大学土木工程与地理环境学院宁波315211

为研究GFRP筋混杂纤维混凝土隧道管片的力学性能,进行了三个不同GFRP筋配筋率的钢-聚丙烯纤维混凝土管片静力受弯试验,获得了试件的破坏形态、承载力及裂缝扩展模式。考虑GFRP筋与混杂纤维混凝土的界面黏结,采用ABAQUS建立了GFRP筋混杂... 详细信息

为研究GFRP筋混杂纤维混凝土隧道管片的力学性能,进行了三个不同GFRP筋配筋率的钢-聚丙烯纤维混凝土管片静力受弯试验,获得了试件的破坏形态、承载力及裂缝扩展模式。考虑GFRP筋与混杂纤维混凝土的界面黏结,采用ABAQUS建立了GFRP筋混杂纤维混凝土管片的有限元模型,分析了不同混杂纤维掺量和配筋率对管片受弯承载力的影响。研究结果表明:GFRP筋混杂纤维混凝土管片的破坏主要是由跨中主裂缝贯穿和GFRP筋材断裂导致;在纤维体积掺量不变的情况下,提高纵向受拉GFRP筋的配筋率,可以有效提高管片的受弯承载力;在数值计算中,考虑GFRP筋与混杂纤维混凝土的界面黏结滑移的有限元模型能更准确地模拟试件的开裂荷载、极限荷载和弯曲刚度;在承载力不变的情况下,增加混杂纤维的体积分数能有效减少管片的配筋率,并且提高管片的抗变形能力;通过回归分析,提出了纤维掺量与配筋率关系的计算式,理论计算结果与数值结果符合较好。

关键词： GFRP筋混杂纤维混凝土配筋率静力受弯试验界面黏结有限元模型