为研究配箍率、箍筋连接方式、有无栓钉对十字型钢混凝土复合柱抗震性能的影响,对5根十字型钢钢骨混凝土复合柱(SSRCZ)和1根钢筋混凝土柱(RCZ)进行了拟静力试验,分析了压弯剪扭作用下试件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、特征点参数及受扭等效黏滞阻尼系数,并推导了受扭承载力计算公式。结果表明:6个试件均发生了受扭破坏,SSRCZ试件的抗震性能优于RCZ试件,试件的扭矩-扭率曲线均呈捏拢“S”形;增大配箍率对SSRCZ试件抗震性能的影响并不明显;采用焊接箍筋能有效提升试件的延性和耗能能力;配置栓钉对SSRCZ试件受扭承载力和受扭耗能能力有一定程度提升,但其延性有一定程度降低。

为研究倒L形型钢混凝土梁的受扭性能,结合相关试验研究,采用ABAQUS有限元软件对5个试件作了建模分析,研究了混凝土强度、箍筋间距、纵筋配筋率、型钢型号、型钢与混凝土黏结滑移建模方法等对倒L形梁抗扭性能的影响。结果表明:混凝土强度等级对试件的极限承载力影响较大,但对试件延性和耗能能力的影响较小;纵筋配筋率对试件抗扭能力几乎没有影响;减小箍筋间距、提高型钢型号可以提升试件的延性和承载力;型钢-混凝土界面采用内聚力模型较摩擦接触模型的精度更高,但是计算成本相对较大,参数获取复杂。

为研究CFRP加固再生混凝土柱的复合受扭性能,以再生混凝土强度、CFRP粘贴方式和箍筋间距为研究参数,设计并制作了4根CFRP加固再生混凝土柱,通过压弯剪扭复合受力状态下的单调加载试验,研究其破坏形态、扭矩-扭率曲线特征、延性系数,并进行了损伤演变分析。结果表明:在达到极限承载力后,CFRP布被拉断、混凝土压溃,试件破坏;采用纵贴+横贴粘贴方式加固可以更显著提升试件的复合受扭性能;提高再生混凝土强度等级可较大幅度提升试件的极限扭矩;减小箍筋间距可提高开裂扭矩和极限扭矩;粘贴方式为纵贴+横贴试件的扭转延性系数相比仅纵贴试件大幅提高;提高再生混凝土强度等级和减小箍筋间距可有效减小损伤程度,CFRP粘贴方式为纵贴+横贴的试件比仅纵贴试件的损伤程度更小。

为了解高强钢筋页岩陶粒混凝土柱偏心受压性能及其损伤演变,对7个配置HRB500钢筋和1个配置HRB400钢筋的页岩陶粒混凝土柱试件进行了偏心受压试验,研究了钢筋强度、页岩陶粒混凝土强度、偏心距和长细比对其受压性能以及损伤演化的影响。结果表明:高强钢筋页岩陶粒混凝土柱偏心受压构件破坏分为大偏心受压破坏、小偏心受压破坏两种;随着页岩陶粒混凝土强度的提高、偏心距和长细比的减小,试件的跨中侧向挠度均减小;偏心距对试件损伤影响较大,偏心距越小,试件的损伤程度越小。

通过6根钢筋加强ECC柱和1根普通混凝土柱在压-弯-剪-扭复合应力状态下抗震性能试验,研究了构件的滞回曲线、骨架曲线、强度退化、刚度退化以及破坏形态,分析了配箍率、纵筋配筋率、纤维掺量对ECC受扭柱抗震性能的影响。试验结果表明,较普通RC柱,ECC柱的滞回曲线更加饱满,屈服扭矩、极限扭矩以及极限扭率分别提高了64.4%、74.8%、123.3%;试件的纤维掺量从1%提高到2%,延性系数从2.30增至4.04;随着配箍率增大,试件受扭性能增强,较于未配置箍筋的试件,箍筋间距为75 mm的试件延性系数提高了66.2%,极限扭矩提高了34.0%。

设计了10组ECC试件,并进行了哑铃型单轴拉伸和薄板四点弯曲试验,研究了粉煤灰掺量、水胶比和PVA纤维体积率对ECC拉伸性能与弯曲性能的影响。结果表明,增加粉煤灰掺量,ECC试件抗拉强度和抗弯强度均先增大后减小,当粉煤灰掺量为1.2时,ECC的受拉应变-硬化特性最明显,极限拉应变可稳定达到4.7%以上;增大水胶比,ECC的抗拉强度和抗弯强度降低,但极限拉应变增大且受拉应变-硬化特性明显;增大PVA体积率可明显提高ECC的抗拉强度、极限拉应变和抗弯强度。

通过5个钢筋ECC柱和1个钢筋混凝土柱在压-弯-剪-扭复合应力状态下的单调受扭试验,研究了构件的破坏形态、延性系数、扭矩-扭率(T-θ)曲线,分析了纤维掺量、纵筋配筋率、箍筋间距对钢筋ECC柱受扭性能的影响。试验结果表明,在复合受扭作用下,6个试件均为受扭破坏,其中5个钢筋ECC柱的裂缝细而密;增加纤维和减少箍筋间距可以提高试件延性,掺入PVA纤维的试件延性明显优于普通钢筋混凝土柱;5个钢筋ECC柱的扭矩-扭率(T-θ)曲线更为饱满,破坏阶段扭矩下降缓慢,受扭承载力高。

为了研究预制型钢混凝土梁的抗震性能,试验研究了4根预制V型腹板的型钢混凝土梁,研究参数主要有剪跨比和现浇板混凝土强度。研究结果表明:预制V型腹板PSRC梁具有良好的的抗震性能,其V型叠合面没有出现剥离和滑移现象;试件的力学性能受剪跨比的影响较大,剪跨比越大,试件的耗能、延性、变形恢复能力越好,但是承载力和刚度降低;现浇板的混凝土强度越高,构件的承载力、刚度、耗能性能也随之提高,但延性下降。

通过8根轻骨料混凝土轴心受压构件试验研究,获得了配置HRB500钢筋轻骨料混凝土轴心受压构件的受力性能与破坏形态,以及荷载-应变关系曲线等试验结果。分析了HRB500钢筋与轻骨料混凝土的协同工作性能,并且提出了轴心受压构件的设计计算方法。研究结果表明,提高轻骨料混凝土强度、配筋率、配箍率能够提高轻骨料混凝土的峰值压应变和构件的极限承载力,HRB500钢筋在轻骨料混凝土轴心受压构件中工作性能良好,强度得到充分发挥。

为研究PSRC梁预制部分的力学性能,以截面形式和剪跨比为参数,完成了9根PSRC梁预制部分的单调静力试验;试验结果表明,在剪跨比相同时,矩形截面试件承载力最大,V形其次,U形最小,三种截面试件都拥有良好的延性和变形能力;剪跨比为1.5的试件有的发生斜压破坏、有的为剪压破坏,剪跨比为3和4.5的试件发生受弯破坏;在此基础上,应用ABAQUS进行数值模拟,模拟结果与试验结果吻合良好,验证了模型的正确性。