高强螺旋箍筋约束混凝土柱抗震性能试验.pdf
《高强螺旋箍筋约束混凝土柱抗震性能试验.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高强螺旋箍筋约束混凝土柱抗震性能试验.pdf(7页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第 3 0卷 第 2期 2 O 1 3年 6月 建筑科 学与工程 学报 J o u r n a 1 o f Ar c h i t e c t u r e a n d C i v i l E n g i n e e r i n g Vo 1 3 O NO 2 J u n e 2 0 1 3 文章编号 : 1 6 7 3 2 0 4 9 ( 2 0 1 3 ) 0 2 0 0 2 1 一 O 7 0 _ I - _ _ Cj 同 强螺旋 箍筋 约束 混凝土柱 抗震性 能试验 张兴虎 , 郑晓龙 , 潘树宾 , 姜维山 , 李青宁 ( 1 西安建筑科技 大学 土木工程学 院 , 陕西 西 安7 1
2、0 0 5 5 ; 2 隆基泰和实业有 限公 司, 河 北 高碑店0 7 4 0 0 0 ) 摘要 : 为了研究高强螺旋箍筋约束混凝土柱的抗震性能, 完成了 2个普通箍筋混凝土柱及 2个高强 螺旋箍筋约束混凝土柱足尺模型的低周反复荷载试验 , 描述 了高强螺旋箍 筋约束混凝 土柱的破坏 过程及破坏形态, 分析 了高强螺旋箍筋约束混凝土柱的滞回曲线 、 骨架曲线 、 延性性能和耗能能力。 结果表 明: 轴压比是影响试件延性性能的主要 因素之一 ; 高强螺旋箍筋约束混凝土柱在 高轴压比作 用下对框架柱延性性能及耗能能力提高的效果非常明显 ; 在轴压比相同的条件 下, 高强螺旋箍筋约 束混凝土柱滞回
3、曲线饱满且无捏缩现象, 量纲一的骨架曲线下降段平稳 , 延性性能较好 。 关 键词 : 约束 混凝 土 ; 高强螺 旋箍 筋 ; 低 周反 复荷 载 ; 抗震性 能 中图分 类号 : TU3 7 5 4 文 献标 志码 : A Ex p e r i me n t o n S e i s mi c Be ha v i o r o f Co n c r e t e Co l u mn s Co n f i ne d wi t h Hi g h s t r e ng t h S p i r a l St i r r u ps ZHANG Xi n g h u ,Z HENG Xi a o l o n
4、 g ,PAN S h u b i n ,J I ANG W e i s h a n , ( 1 S c h o o l o f Ci v i l En g i n e e r i n g,Xi a n Un i v e r s i t y o f Ar c h i t e c t u r e a n d Te c h n o l o g y Xi S h a a n x i ,Ch i n a ;2 Lo n g j i t a i h e I n d u s t r i a l C o ,L t d ,Ga o b e i d i a n 0 7 4 0 0 0,He b e i , LI
5、 Qi n g n i n g a n 71 0 055, Ch i n a ) Abs t r a c t :I n o r de r t o s t ud y t he s e i s mi c be ha v i o r o f t he c o nc r e t e c o l umns c o nf i ne d wi t h hi gh s t r e n gt h s pi r a l s t i r r u ps ,t he l o w c y c l i c l oa d i n g t e s t s of t WO or d i na r y s t i r r u p
6、c on c r e t e c o l umns a nd t wo c o nc r e t e c o l umns c on f i n e d wi t h h i gh s t r e ng t h s p i r a l s t i r r u ps f u l l s c a l e mo de l we r e f i ni s he d, a nd t he f a i l u r e p r o c e s s a nd f a i l u r e p a t t e r n o f c onc r e t e c ol u m n s c o n f i n e d w
7、i t h h i gh s t r e n gt h s p i r a l s t i r r u p s we r e d e s c r i b e d Me a n wh i l e , t h e h y s t e r e s i s c u r v e s , s k e l e t o n c u r v e s , d u c t i l i t y p e r f o r ma n c e ,a n d e n e r g y d i s s i p a t i o n c a p a c i t y we r e a n a l y z e d Th e r e s u
8、 l t s s h o w t h a t t h e a x i a l c o mp r e s s i v e r a t i o i s o n e o f t h e ma i n f a c t o r s t o i mp a c t s p e c i me n d u c t i l i t y p e r f o r ma n c e Th e i mpr o v e me nt e f f e c t of c on c r e t e c ol u m ns c o nf i ne d wi t h hi gh s t r e ng t h s p i r a l s
9、 t i r r u ps u nde r hi g h a x i a l c o mpr e s s i o n r a t i o o n f r a me c ol u m n du c t i l i t y pe r f o r ma nc e a nd e n e r gy d i s s i p a t i o n c a p a c i t y i s v e r y o b v i o u s I n t h e s a me a x i a l c o mp r e s s i o n r a t i o ,t h e c o n c r e t e c o l u mn
10、 s c o n f i n e d wi t h h i g h s t r e ng t h s pi r a l s t i r r u ps s ho w t he a d v a nt a g e s i nc l u di n g f u l l hy s t e r e s i s c ur v e s a nd no pi n c h p h e n o me n o n ,s mo o t h n o n d i me n s i o n a l s k e l e t o n c u r v e d e c l i n e p e r i o d ,g o o d d u
11、c t i l i t y p e r f o r ma n c e Ke y wo r d s:c o n f i ne d c o nc r e t e;hi g h s t r e ng t h s pi r a l s t i r r u p;l ow c y c l i c l oa di ng;s e i s m i c b e ha v i or 引 目 约束混凝土已经成为工程 中改善压弯剪构件或 结构力学性能的重要措施 , 它是利用外部约束改善 混凝土 自身原有压弯剪特性 , 以提高其抗压抗剪强 度及变形性能。混凝土受 到的侧 向压力越大, 限制 收稿 日期 : 2 0 1 3
12、 - 0 4 0 7 基金项 目: 国家 自然科 学基金项 目( 1 0 5 7 2 1 0 7 ) ; 河北省科技计划项 目( 2 0 1 1 1 8 8 ) 作者简介 : 张兴虎( 1 9 5 6 一 ) , 男 , 陕西凤翔人 , 教授级高级工程师 , E ma i l : z h a n g x i n g h u 1 2 6 c o rn。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 2 建筑科学与工程学报 2 0 1 3互 或约束其横向变形 的能力也越大 。采用普通箍筋约 束混凝土, 箍筋会过早屈服而丧失对混凝土的约束 能力 。采用高强螺旋箍筋约束混凝土,
13、可以使箍筋 对混凝土起到更有效 的约束作用 , 提高其强度和延 性 , 同时 又节 约钢 材 , 便 于施 工 1 。 本文中笔者通过拟静力低周反复荷载试验 , 与 普通箍筋混凝土柱进行对 比, 研究在不 同轴压 比下 密置高强复合螺旋箍筋约束混凝土柱的抗震性能 , 从而为高强螺旋箍筋在实际工程中的应用提供一些 可靠的依据 。 1 试 验概况 1 1试件 设计 与 制作 共设计 4个 1: 1缩尺比例足尺模型, 其中 2个 普通箍筋混凝土柱作为对 比试件 , 其余 2个作为高 强螺旋箍 筋约束混凝土柱 , 试件尺寸及构造如 图 1 所示。试件 的剪跨 比均为 4 5 , 长细 比为 9 , 截
14、面尺 寸均为 4 0 0 mm4 0 0 mm, 形状为“ _ l _ ” 。实 际柱高 2 0 0 0 mm, 理论柱高( 实际加载点高) 1 8 0 0 mm。每 个柱的混凝土强度设计 等级均为 C 4 0 , 纵筋均为 8 根直径 2 2 mm 的 HR B 4 0 0级 钢筋 , 普通 箍筋 混凝 土 柱的箍筋采用直径为 1 0 mm 的 HP B 3 0 0级钢筋, 箍 筋间距 非加密 区为 2 0 0 mm, 加密区为 1 0 0 mm 及 8 0 mm, 加密区长度为 5 0 0 mm, 箍筋形式为复合箍 ; 高强螺旋箍筋约束混凝土柱的箍筋采用中国钢铁研 究院提供的强度 1 1
15、0 0 MP a 、 直径 5 mm 的高强箍 筋 , 箍筋间距为 5 0 mm, 为防止柱顶受压破坏 , 设置 2 0 0 mm高箍筋加密区 , 加密区箍筋间距 3 0 mm, 箍 筋形式为复 合螺旋 箍 , 试 件下 端 的梁截 面尺 寸为 5 0 0 mm7 0 0 mm。试件尺寸及构造见图 1 , 试件主 要设计参数见表 1 。 试件分 2批进行 浇筑 , 均采用商品混凝土一次 浇筑成型, 2批 试件根 据 混凝 土结 构试 验方法标 准 ( GB 5 0 1 5 2 2 0 1 2 ) l 3 各 预 留 3组 边 长 1 5 0 mm 的标准立方体试块 , 与试件 同等条件养护至加
16、载开 始 , 根 据 混 凝 土 结 构 设 计 规 范 ( G B 5 O 0 1 O 一 2 0 1 0 ) l_ 4 计算轴心抗压强度标准值 , 混凝土及钢材材 料力 学性 能见 表 2 , 3 。 1 2 试 验 装置 试验在西安建筑科技大学结构工程与抗震教育 部重点实验室进行 , 试件通过压梁固定在试验台上 , 采用美国 MT S 1 0 0 t 电液伺服作 动器对试件进行低 周反复荷载试验 , 竖 向荷载 由 5 0 0 t 液压千斤顶及 杠杆放大稳压系统施加, 加载装置如图 2所示 , 试验 口 一 _ -_ - = 一 I l l l 1 1 I l J l _ l l l l
17、 l J , l l l l l 1 J l l l I I A A 截 面 ( a ) 试 件R C - 0 1 , R C - 0 2 ) ) ) ) ) O2 8 0, 2 0 0 2 06 0 0 2 9 1 O 5 O 4 5 HS SC一 01 5 0, 3 0 0 7 8 5 0 3 2 0 0 1 8 4 5 HS SC O2 5 0, 3 0 0 7 8 5 O 3 2 O 0 5 5 4 5 注 : RC表示普通箍混凝土柱 ; HS S C表示高强螺旋 箍筋约束混凝 土柱 ; n 为试验实际轴压比。 表 2 混凝土的力学性能 Ta b 2 M e c h a ni c a
18、l Be ha v i o r s o f Co nc r e t e s 混凝 土 混凝土强 立方体抗压强度标 轴心抗压强度标 种类 度 等级 准值 , , k MP a 准值 S k MP a RC C4 0 5 4 9 3 6 7 HS SC C4 0 4 3 8 2 9 3 数据通过 日本产 T DS - 6 3 0数据采集仪采集 。 1 3加载 制度 首先 , 在柱顶 由液压千斤顶施加竖 向荷载至设 计轴压比, 并在整个试验过程中保持稳定不变 。竖 向荷载施加完毕后 , 再由电液伺服作动器开始施加 T 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2期 张 兴虎
19、 , 等 : 高 强螺旋 箍 筋约束 混凝 土柱 抗震 性 能试验 2 3 表 3 钢材 的力学性 能 Tab 3 M e c ha ni c a I Be ha v i o r s o f St e e I 钢材种类 屈 服强度 , MPa 极限抗 拉强度 f MP a 伸长率 8 HRB 40 0 4 9 O 6 6 3 2 3 5 螺旋箍筋 1 O 5 2 1 l 7 7 5 8 普通箍筋 3 1 O 4 7 5 2 8 0 反 力大 粱 _ L _ L 加 载 门 架 反 r l l 底 梁I l 力 墙 7 7 图 2试 验 加 载 装 置 Fi g 2 Te s t Lo a d
20、i n g Equ i p me nt 水平荷载 。水平荷 载的施加采用荷 载一 位 移双控制 方法 : 试件屈服前 , 采用荷载控制分级加载 , 每级荷 载 5 0 k N, 每级 循 环 1次 , 直 至 试 件 屈 服 ; 试 件 屈 服 后 , 采用位移控制 。 按屈服位 移的倍数进 行控制加 载 , 每级 循环 3次 5 。 2 试 验结果与分析 2 1 试验 过程 及破 坏形 态 图 3为加载方向与柱面标志。荷载垂直作用面 为 A, B 面, c, D 面为侧面 。作动器推 出方 向为正 向, 即 A 面受拉 , B面受 压 ; 作动 器 回缩 方 向为反 向 , 即 A 面受压
21、, B 面受拉 。 图 3 加 载 方 向 与柱 面 标 志 Fi g 3 Lo a di n g Di r e c t i o ns a nd Si g n o f Co l u mn Su r f a c e s 试件 R C 一 0 1 为普通箍筋混凝土柱 , 试验轴压 比 为 0 2 0 , 属 于 大偏 心 受 压 。当水 平 荷 载达 到 8 0 k N 时, D面距根部 2 0 mm处出现 1条水平裂缝 , 随荷 载及加载循环次数增加 , 水平裂缝继续开展并有斜 裂缝产生。当水平 荷载达到 2 0 0 k N时 , 已有受拉 纵筋屈服 , 进入位移控制阶段 。控制位移达到 2 (
22、 为柱顶位移) 时 , A 面根部混凝土出现受压脱 落, c, D面均出现竖 向劈裂裂缝 ; 控制位移达到 4 ,A时, A, B面根部混凝土保护层剥落 , 箍筋 、 纵筋外露 ; 控制 位移达到 5 时, 根部纵 筋压 屈, 试 验终 止 。试 件 RC - 0 1 破 坏形态 如 图 4 ( a ) , ( b ) 所 示 。 试件 R C 一 0 2为普通箍筋混凝土柱 , 试验轴压 比 为 0 5 0 , 属于小偏心受压 。当水平荷载达到 2 0 0 k N 时, C面距根部 4 0 mm处 出现水平裂缝 , 随荷载及 加载循环次数增加, 水平裂缝继续开展并有斜裂缝 产生。当水平荷载达
23、到 2 5 0 k N时 , 已有受拉纵 筋 屈服, 改为位移控制加载。控制位移为 循环过程 中, A, c面角部存在少量混凝土被压碎 。控制位移 为 3 循 环过 程 中 , 柱根 部 混凝 土 不 断脱 落 , 纵 筋外 露。控制位移达到 4 时, 根部纵筋受压屈服 , 试验 终 止 。试件 R C - 0 2破 坏形态 如 图 4 ( c ) , ( d ) 所示 。 试件 HS S C 一 0 1为高强螺旋箍筋约束混凝土柱 , 试验轴压 比为 0 1 8 , 属于大偏心受压。水平荷载达 到 1 0 0 k N前 , 试件处于弹性阶段, 未出现裂缝 。当 水平荷载达到 1 0 0 k N
24、时 , 柱根部 B面出现 1 5 0 mm 水平裂缝 。随荷载及加载循 环次数增加 , 裂缝继续 开展并且增加 。当水平荷载达到 1 9 5 k N 时, 纵 向 受拉钢筋屈服 , 试件改为位移控制加载。控制位移 为 循环过程 中, 裂缝增加且 出现大量贯 通裂缝 , C, D 面出现大量剪切斜 裂缝。在 1 5 A循环 过程 中, 柱根部 2 0 0 1 T i m高度 以内出现纵向劈裂裂缝 , 保 护层开始脱落 , 控制位移达到 3 时 , B, C面角部箍 筋外露 。控制位移达到 6 时, 柱根部 2 5 0 mm高度 的混凝土保护层完全脱落 , 纵筋外露, 试件水平承载 力下降较大,
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 高强 螺旋 约束 混凝土 抗震 性能 试验
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【w****8】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【w****8】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。