钢筋混凝土柱地震破坏方式及性能研究.pdf

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1、２０１５年第１４期（总第１６７期）江西建材应用研究钢筋混凝土柱地震破坏方式及性能研究■李晓■南昌大学，江西南昌３３００３１摘要：钢筋混凝土柱是竖向承重构件，地震影响下容易发生破坏。我国许多钢筋混凝土结构都处于地震区，当承重柱受到破坏且不易修复的情况下，考虑到抗震防灾，即使结构没有倒塌也要对其进行拆除并重新建设。因此，对钢筋混凝土柱地震破坏方式及性能进行研究显得尤为重要。确保钢筋混凝土柱的承载力及延性，才能避免地震作用下破坏坍塌事故的发生。关键词：地震破坏钢筋混凝土性能我国地处地震多发区域，地震的发生造成的灾难十分严重。钢筋混凝土柱是公路桥梁

2、、房屋等结构的竖向承重构件，在地震作用下容易遭受破坏，并严重危及整体结构的完整与可靠。对地震作用下钢筋混凝土柱的破坏方式及性能进行研究，才能在设计过程中确保对承载力及延性的合理设置，有利于避免构件严重破坏的发生。图１试件截面尺寸与配筋１地震破坏方式１．１弯曲破坏试件编号重量损失率（％）轴压比柱剪跨比大、轴压比小、配筋合理的情况容易发生弯曲破坏。受弯Ｃ０－４０００４０承载力的控制作用，受拉纵向钢筋屈服，发生塑性变形后混凝土柱至极Ｃ９－１５９５０１５［１］限压应变，受弯承载力对应的力小于抗剪承载力。破坏形态：柱端Ｃ４－２５４１０２５塑

3、性铰区，分布有水平弯曲裂缝，纵筋屈服后产生塑性铰，遭受破坏后Ｃ９－２５９７０２５混凝土压溃，对地震能量的吸收较大，形成为延性破坏。１．２弯剪破坏Ｃ９－４０９３０４０柱抗震设计中所需注意的是剪切破坏，由于客观条件的影响，设计Ｃ１４－３２１４７０３２过程中无法完全避免剪切破坏，而应对结构的变形能力进行控制。构Ｃ１１－６０１１３０６０件变形增大致使柱纵筋屈服，柱端产生塑性铰，随着剪切斜裂缝的不断Ｃ１１－７５１１５０７５扩展，混凝土有效抗剪面积逐渐减小，经塑性变形后柱的受剪承载力随［２］Ｃ１３－７５１３２０７５着变形增大而减

4、小。由于变形持续增大，箍筋开始屈服，剪切破坏后受压边缘混凝土的极限压应变不足。整个过程当中，纵筋屈服、钢筋Ｃ１２－９０１２１０９０外露、纵筋压曲。在弯剪破坏开始之前，构件弯曲响应稳定，具有一定Ｃ１５－９０１５１０９０的延性。除试件Ｃ０－１５、Ｃ０－２５、Ｃ０－４０外，其余均为钢筋锈蚀试件。锈１．３剪切破坏蚀试件表面可见沿纵筋的裂缝及锈蚀产物，裂缝长度约为８００ｍｍ，最轴压比大、剪跨比小、箍筋约束不足的条件下，容易发生剪切破坏。大宽度可达２５ｍｍ。将试件中的锈蚀纵筋取出，采用稀盐酸１０％进行因为配箍不足导致箍筋约束不足，箍筋弯钩为９

5、０°等因素是导致箍筋［３］清洗，经清水漂洗后使用石灰水进行中和，最后冲洗干净。对锈蚀试件约束不足的重要因素。受剪承载力的作用，箍筋屈服而纵筋未屈的钢筋重量损失率进行计算，结果见表１。由结果可知，除试件Ｃ４－２５服，达到抗剪承载力后，随变形的增大，柱承担的水平力开始降低。混外，其余试件的钢筋重量损失率达９－１５％。箍筋的直径比纵筋直径凝土剪切滑移斜裂缝明显，出现脆性破坏，没有延性。小，箍筋锈蚀程度更为严重。试件Ｃ１４－３２、Ｃ１２－９０、Ｃ１５－９０、Ｃ１３－２破坏方式及性能研究７５箍筋锈蚀十分严重，导致混凝土约束作用降低。钢筋锈蚀对混凝土结

6、构的安全性及耐久性影响严重，纵向钢筋及２．２破坏方式钢筋骨架锈蚀损坏都会导致混凝土柱纵筋裂缝的产生，混凝土逐渐剥对完好试件进行反复荷载试验，试件根部混凝土受拉区出现水平落，构件破坏方式发生变化致使承载力下降，严重影响整体结构的性能裂缝，反复荷载的增大致使水平裂缝不断加宽，受压区出现竖向裂缝，及质量。试验在低周反复作用下对锈蚀钢筋混凝土柱的破坏方式进行并集中在根部３５０ｍｍ范围之内，因混凝土压碎致使试件受到破坏，表分析，研究其对钢筋混凝土柱性能的影响。现为弯曲破坏。锈蚀试件Ｃ９－２５、Ｃ９－４０、Ｃ１４－３２、Ｃ９－１５、Ｃ４－２５２．１试验

7、概况轴压比小于０５，水平荷载施加后受拉区出现水平弯曲裂缝。由于混制作钢筋混凝土柱试件共１３根，土柱截面直径２６０ｍｍ，高凝土与锈蚀钢筋的粘结力降低，屈服前水平裂缝少于未锈蚀试件。屈１０００ｍｍ，剪跨比３１５，基座为４００ｍｍ×３６０ｍｍ×１３００ｍｍ，保护层厚度服后新水平裂缝的产生不明显，竖向裂缝较宽，加载过程中无斜裂缝。３０ｍｍ，截面尺寸与配筋见图１。水灰比０６５，混凝土强度等级Ｃ２５。箍混凝土保护层剥落，受压纵筋向外屈曲。试件Ｃｌｌ－７５、Ｃ１３－７５、Ｃ１２－筋为ＨＰＢ２３５级光圆钢筋，直径８ｍｍ，屈服强度３２７ＭＰａ，极限强度

8、９０、Ｃ１５－９０、Ｃ１１－６０轴压比小于０５，初期进行加载，原有纵向裂缝扩５１０７ＭＰａ；纵筋为ＨＲＢ３３５级热轧带肋钢筋，直径１６ｍｍ，屈服强度展，至开裂荷载时于土柱根部