为研究CFRP加固钢筋混凝土柱的复合受扭性能,设计了4个CFRP加固钢筋混凝土柱(CCZ柱)试件,开展了压弯剪复合受力状态下的单调受扭试验,研究了配筋率和CFRP加固方式对试件破坏形态、延性系数、扭矩-扭率(T-θ)曲线的影响,并进行了损伤演变分析。结果表明:当CFRP发生断裂后,试件将发生破坏;环贴+纵贴CFRP加固试件的受扭性能和延性较好,且配筋率对试件的受扭性能和延性影响较小;纵筋配筋率会影响试件的损伤形态,纵筋配筋率越大,试件损伤程度越小。

为进一步明确柱端箍筋配置对钢筋混凝土柱的抗震性能影响,以柱端箍筋配置为主要研究参量,浇注4根钢筋混凝土柱试件。对各试件进行反复加载试验,研究各试件的滞回曲线、骨架曲线、承载能力、刚度退化及能量耗散系数等。结果表明,对柱端轴向0~250 mm范围内的箍筋进行加密,有增大试件的最大承载力和控制试件破坏之前的剪切变形量的作用;随着箍筋加密区的增大,试件的延性和耗能性能提升;随着加载循环次数的增大,各试件的承载力和刚度减小。

对碳纤维布约束的钢筋混凝土柱进行了轴压性能试验,研究了混凝土强度、碳纤维布的包裹方式及碳纤维布抗拉强度等因素对约束钢筋混凝土柱的极限承载力及变形等力学性能的影响。结果表明,随着混凝土强度的增加,碳纤维布约束加固效果将会降低,碳纤维布强度对其加固效果的影响也逐渐降低。在混凝土强度较低的情况下,采用高强一级碳纤维布加固效果较好;在相同碳纤维布体积加固率的条件下,采用全包碳纤维布约束混凝土的加固方式比间隔包裹碳纤维布条带效果更好。

研究了局部区段内锈蚀钢筋暴露、混凝土保护层剥落的钢筋混凝土柱的承载力问题。考虑局部区段内不同钢筋锈蚀率、柱两侧钢筋均暴露的情形,通过理论分析,提出了一种计算局部区段内钢筋锈蚀情况下的偏心受压柱的承载力简化计算模型,并通过实验验证了模型的可行性。

为研究反复荷载下钢筋混凝土柱的数值模拟方法,在已有的8根钢筋混凝土柱低周反复加载试验的基础上,利用ANSYS通用有限元软件建立了基于实体单元的有限元模型,同时,利用Open SEES有限元软件建立了基于纤维单元的有限元模型,并将两种不同建模方式的有限元结果进行了对比分析。结果表明:基于实体单元的限元模型与基于纤维单元的有限元模型在不同参数下的模拟结果与试验结果均有较好的吻合度;前者的计算的精度更高,而后者可以更形象直观地反映构件的破坏情况。