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铝合金管螺旋筋海水海砂混凝土短柱轴压性能及承载力计算

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建筑结构学报 2024年第2期45卷 136-147页

作者：陈宗平宋春梅莫琳琳周济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 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

为研究铝合金管螺旋筋海水海砂混凝土组合短柱的轴压性能,以螺旋筋与纵筋截面配筋率之比(0.55、1.02、2.20、4.01)、螺旋筋直径(6、8、10 mm)与间距(40~210 mm)、纵筋数量(2、4、6、8)与直径(6、8、10、14 mm)为变化参数,对16根该类组... 详细信息

为研究铝合金管螺旋筋海水海砂混凝土组合短柱的轴压性能,以螺旋筋与纵筋截面配筋率之比(0.55、1.02、2.20、4.01)、螺旋筋直径(6、8、10 mm)与间距(40~210 mm)、纵筋数量(2、4、6、8)与直径(6、8、10、14 mm)为变化参数,对16根该类组合短柱和1根铝合金管海水海砂混凝土短柱进行轴心受压试验,观察其受力破坏过程及形态,获取荷载-位移曲线和性能特征点,分析各变化参数对组合短柱承载力、轴压延性和耗能能力的影响。结果表明:构件的破坏过程相似且均为剪切破坏,但组合短柱的轴压承载能力和变形能力更优;在相同钢筋含量下,组合短柱的承载力、轴压延性和耗能能力随螺旋筋与纵筋截面配筋率之比增大呈先增大后减小的趋势;螺旋筋与纵筋截面配筋率之比为2.2时构件的轴压性能最优,其中,螺旋筋“细且密”或纵筋“少且粗”的构件拥有更高的承载力、轴压延性和耗能能力,建议通过调整螺旋筋直径与间距获取理想的轴压性能。针对铝合金管螺旋筋海水海砂混凝土组合短柱推导了轴压承载力计算式,其平均计算误差仅为1%。

关键词：铝合金管螺旋筋海水海砂混凝土静力试验轴压性能承载力计算

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CFRP-PVC管内置螺旋筋混凝土柱抗震性能试验研究

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土木工程学报 2024年第1期57卷 34-44页

作者：许瑞天陈宗平广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 南宁学院广西南宁530200 广西大学工程防灾与结构安全教育部重点试验室广西南宁530004

聚氯乙烯(PVC耐腐蚀)、碳纤维(CFRP轻质高强)和螺旋筋(强塑性)进行组合可以使材料特性充分互补从而为混凝土提供约束,有效改善钢筋混凝土的力学性能。为研究CFRP-PVC管内置螺旋筋混凝土柱的抗震性能,以螺旋筋直径、螺旋筋间距和剪跨比... 详细信息

聚氯乙烯(PVC耐腐蚀)、碳纤维(CFRP轻质高强)和螺旋筋(强塑性)进行组合可以使材料特性充分互补从而为混凝土提供约束,有效改善钢筋混凝土的力学性能。为研究CFRP-PVC管内置螺旋筋混凝土柱的抗震性能,以螺旋筋直径、螺旋筋间距和剪跨比为变化参数,完成9个试件的低周反复加载试验。结果表明:绝大部分试件发生了CFRP-PVC复合管断裂的压弯破坏,螺旋筋在达到极限荷载后在受压区提供明显约束作用,从而提高抗震性能;所有试件破坏延性在2.76~4.35之间,极限层间位移角均大于1/30,满足规范要求;螺旋箍筋直径的减小、螺旋筋间距的增加和剪跨比的增大均使试件的抗剪承载力和延性降低,但对刚度退化影响不大。基于ABAQUS软件建立的精细有限元模型能较准确地预测CFRP-PVC螺旋筋复合约束混凝土柱在恒定轴力和反复水平力下的承载力和内部混凝土开裂行为,参数分析表明:轴压比、混凝土强度显著影响试件的承载力和变形能力,纵筋强度和直径对试件承载力和屈服后的刚度影响较大,并提出混凝土强度与轴压比限值的匹配关系。所提出的压弯承载力计算方法在较低轴压比和使用普通强度等级混凝土时具有良好的适用性。

关键词： CFRP-PVC组合管螺旋筋抗震性能有限元分析承载力计算

方钢管螺旋筋约束自密实高强混凝土柱抗震性能试验研究

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混凝土 2024年第5期 67-74,81页

作者：陈祥花徐炜圣梁莹陈宗平广西农业职业技术大学城乡建设学院广西南宁530007 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

为研究方钢管螺旋筋约束自密实高强混凝土柱的抗震性能,以轴压比、剪跨比、有无配制螺旋筋以及螺旋筋间距作为设计参数,进行了7个试件的低周反复加载试验,获取了各试件的滞回曲线以及应变分布。试验结果表明:试件破坏特征主要为方钢管... 详细信息

为研究方钢管螺旋筋约束自密实高强混凝土柱的抗震性能,以轴压比、剪跨比、有无配制螺旋筋以及螺旋筋间距作为设计参数,进行了7个试件的低周反复加载试验,获取了各试件的滞回曲线以及应变分布。试验结果表明:试件破坏特征主要为方钢管柱脚区域出现明显鼓曲形成塑性铰区域;随轴压比的提高,试件抗剪承载力、环线刚度和耗能能力均有提升,剪跨比对试件抗震性能的影响规律不明显。配制螺旋筋对峰值承载力和刚度的影响较小,而对试件延性及耗能的提升明显,与无配筋试件相比试件延性平均提升了15.4%,耗能平均提升了114.9%。螺旋筋间距越密对试件抗震性能提升效果更优;适当增大轴压比,控制剪跨比在5以内以及增设螺旋筋对提升其承载能力和变形能力有积极作用。

关键词：方钢管螺旋筋自密实高强混凝土柱抗震性能

高强螺旋筋约束普通混凝土柱轴压性能试验研究

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广西科技大学学报 2024年

作者：经承贵徐仲恒武彤黄雪松李伟钊广西科技大学土木建筑工程学院

为研究高强螺旋筋约束普通混凝土柱的轴压性能，以螺旋筋强度和螺旋筋配筋率为变化参数，制作了5个试件并进行了轴心受压试验。通过试验观测了试件破坏全过程和最终失效模式，获取了荷载-位移曲线和荷载-应变曲线，并就变化参数对约束... 详细信息

为研究高强螺旋筋约束普通混凝土柱的轴压性能，以螺旋筋强度和螺旋筋配筋率为变化参数，制作了5个试件并进行了轴心受压试验。通过试验观测了试件破坏全过程和最终失效模式，获取了荷载-位移曲线和荷载-应变曲线，并就变化参数对约束混凝土力学性能指标的影响规律进行了分析。试验结果表明：螺旋筋能提供较强约束作用，使得混凝土由脆性破坏转变为延性破坏；提高螺旋筋的配筋率能小幅提高螺旋筋的约束作用，当螺旋筋配筋率从1.89%提高到3.02%时，轴压承载力提高幅度为18%～38%，峰值位移增大幅度约为14%～32%；提高螺旋筋强度能显著提高螺旋筋的约束作用，当螺旋筋强度从432 MPa提高到1 774 MPa时，约束混凝土强度与非约束混凝土强度之比从1.7提高到3.3，峰值位移约增大2.7倍。

关键词：约束混凝土螺旋筋高强钢筋轴压性能承载力

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高强螺旋筋约束普通混凝土柱轴压性能试验

广西科技大学学报 2024年第1期35卷 41-47页

作者：经承贵徐仲恒武彤黄雪松李伟钊广西科技大学土木建筑工程学院广西柳州545006

为研究高强螺旋筋约束普通混凝土柱的轴压性能,以螺旋筋强度和螺旋筋配箍率为变化参数,制作了5个试件并进行了轴心受压试验。通过试验观测试件破坏全过程和最终失效模式,获取荷载-位移曲线和荷载-应变曲线,并对变化参数对约束混凝土力... 详细信息

为研究高强螺旋筋约束普通混凝土柱的轴压性能,以螺旋筋强度和螺旋筋配箍率为变化参数,制作了5个试件并进行了轴心受压试验。通过试验观测试件破坏全过程和最终失效模式,获取荷载-位移曲线和荷载-应变曲线,并对变化参数对约束混凝土力学性能指标的影响规律进行分析。试验结果表明:螺旋筋能提供较强约束作用,使得混凝土由脆性破坏转变为延性破坏;提高螺旋筋的配箍率能小幅提高螺旋筋的约束作用,当螺旋筋配箍率从1.89%提高到3.02%时,轴压承载力提高幅度为18%~38%,核心约束混凝土强度与非约束混凝土强度之比为1.8~3.8;提高螺旋筋强度能显著提高螺旋筋的约束作用,当螺旋筋强度从432 MPa提高到1 774 MPa时,核心约束混凝土强度与非约束混凝土强度之比从1.9提高到3.3,峰值位移增大约2.7倍。

关键词：约束混凝土螺旋筋高强钢筋轴压性能承载力

螺旋筋增强耐候钢管混凝土柱抗侧向冲击性能试验研究

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建筑结构学报 2022年第S01期43卷 167-176页

作者：王艺凡阳霞长江大学城市建设学院湖北荆州434020

为研究螺旋筋增强的耐候钢管混凝土柱抗侧向冲击性能,对9根耐候钢管混凝土柱和6根螺旋筋增强的耐候钢管混凝土柱进行侧向落锤冲击试验,研究了冲击高度、钢管壁厚、螺旋箍筋及箍筋直径对耐候钢管混凝土柱破坏形态、冲击力、跨中位移以及... 详细信息

为研究螺旋筋增强的耐候钢管混凝土柱抗侧向冲击性能,对9根耐候钢管混凝土柱和6根螺旋筋增强的耐候钢管混凝土柱进行侧向落锤冲击试验,研究了冲击高度、钢管壁厚、螺旋箍筋及箍筋直径对耐候钢管混凝土柱破坏形态、冲击力、跨中位移以及应变等时程曲线的影响,并将压电陶瓷传感器成对埋置在管内混凝土中对冲击后混凝土裂缝进行量测。结果表明:侧向冲击荷载作用下的螺旋筋增强耐候钢管混凝土柱与普通钢管混凝土柱的破坏形态基本相似,表现为整体弯曲破坏,但整体破坏程度较普通耐候钢管混凝土柱的小;冲击力峰值、持续时间、跨中残余位移以及局部鼓曲高度均随冲击高度的增加逐渐增大,但冲击力平台值对冲击高度不敏感,二者没有明显的相关性;设置螺旋筋、增加钢管壁厚均可有效提高耐候钢管混凝土柱的抗冲击性能,且随钢管壁厚增加的提高幅度先增大后减小,但在试验参数范围内增大箍筋直径对螺旋筋增强耐候钢管混凝土柱抗冲击性能基本没有影响;基于压电波动法得到的混凝土裂缝损伤评估结果与混凝土试验损伤情况吻合。

关键词：耐候钢管混凝土螺旋筋冲击试验抗冲击性能

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

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螺旋筋增强方钢管混凝土柱的轴压性能及参数分析

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土木工程学报 2018年第1期51卷 13-22,57页

作者：陈宗平经承贵宁璠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

为研究螺旋筋增强方钢管混凝土(SRCFSST)柱的轴压性能,以螺旋筋间距、螺旋筋直径、螺旋圈与方钢管的径宽比、方钢管壁厚、混凝土强度等级、纵筋为变化参数,对23个短柱试件进行了轴心受压破坏试验。基于试验实测数据,就各变化参数对SRCF... 详细信息

为研究螺旋筋增强方钢管混凝土(SRCFSST)柱的轴压性能,以螺旋筋间距、螺旋筋直径、螺旋圈与方钢管的径宽比、方钢管壁厚、混凝土强度等级、纵筋为变化参数,对23个短柱试件进行了轴心受压破坏试验。基于试验实测数据,就各变化参数对SRCFSST轴压性能的影响规律进行了深入的参数分析,其中在延性分析部分引入了基于耗能的延性系数。研究结果表明:SRCFSST试件的表观破坏形态与普通方钢管混凝土的相似;当螺旋筋配筋率≥1.5%时,荷载位移曲线由下降型转化为强化型,并出现四个关键特征点,破坏前预兆明显;在增加相同用钢量的条件下,增加螺旋筋的含钢量时承载力、峰值应变及延性均大幅提高,而增加方钢管和纵筋的含钢量时仅承载力有小幅提高,峰值应变、延性均无明显变化;基于参数分析的结果,对采用SRCFSST的轴压构件的最优配钢方式提出了设计建议。

关键词：方钢管混凝土螺旋筋轴压性能延性设计建议

螺旋筋约束增强钢-混凝土组合方柱偏压性能及承载力计算

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工程力学 2023年第1期40卷 212-228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 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

为研究复合约束效应对螺旋筋约束增强钢-混凝土组合方柱偏压性能的影响,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)的偏心受压试验,观察了试件的破坏过程及模式,获取了荷载-跨中挠度曲线和荷载-应... 详细信息

为研究复合约束效应对螺旋筋约束增强钢-混凝土组合方柱偏压性能的影响,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)的偏心受压试验,观察了试件的破坏过程及模式,获取了荷载-跨中挠度曲线和荷载-应变曲线,对比分析了各变化参数对试件偏压性能指标的影响,并讨论了复合约束下2类组合柱的刚度退化规律。结果表明:组合柱偏压破坏模式分为大、小偏压破坏;内置螺旋筋可显著提升钢-混凝土柱的偏压承载力和变形性能,抗弯刚度也有所改善,但过密布置螺旋筋将导致组合柱的承载力和抗弯刚度提升程度下降;增大螺旋筋径宽比和角钢/钢管纵向配钢率能显著增大组合柱的承载力和抗弯刚度,但纵向配钢率对变形性能的影响远小于螺旋筋配箍率;螺旋筋间距减小及径宽比增大可减缓组合柱的刚度退化速率;此外,复合约束效应对角钢混凝土柱偏压性能的改善显著优于钢管混凝土柱;基于压溃理论推导的组合柱偏压承载力解析公式的计算结果与试验结果吻合较好。

关键词：钢-混凝土组合方柱螺旋筋偏压性能抗弯刚度承载力计算