外文翻译纤维混凝土框架的抗震性能

纤维混凝土框架的抗震性能GCAMPIONE1,LLAMENDOLA2AndGZINGONE3摘要在最近的论文中，分析了用高强纤维加强混凝土和承受侧向力，也包括P-效应。抗力矩的设计标准：与梁相关的柱过强和与柱的连接过强可以避免脆性和过早破坏。为了获得这些性能，尤其当用高强混凝土时，大量的横向钢筋是必需的，有时现浇混凝土很困难，建议用短纤维任意分布来克服这一缺陷。为了估计加强纤维和横向钢筋联合使用的效果，得到一框架结构在侧向位移下的非线形分析，这个分析方法以有限元分析法为基础，方法中构件分成片段是为了考虑不同的力矩与曲率关系。后者根据图表校正，图表是用混凝土的应力应变抗压定律的分解模型得到的，适合的实验结果也这里得到。这个结果显示用高比例的横向钢筋或少量的横向钢筋加上钢筋混凝土有可能达到相似的性能。而且特别要注意受高轴向力构件的P-效应的影响。引言在严重地震作用下框架结构的极限承载力的评定，根据欧洲和国际的规范，要求一个非线形分析，为此材料的完全的基本法规被要求单调地和循环地响应。为了确保足够的结构体系的耗散能力和高延性，特别注重纵向和横向钢筋的设计，尤其当用高强混凝土构件，避免由梁或接缝区域受剪导致的脆性破坏。事实上，尽管高强混凝土与标准强度混凝土相比有高强度高耐久性的优势，但它是以后峰值响应高脆性为特征。为了减少此影响和确保构件有足够局部延性，要求大量的横向钢筋配入标准强度混凝土，尤其当涉及压应变的高价值时，受到轴向荷载和弯曲力矩的构件。最近的研究BenturandMindess,1990已经显示不连续的短纤维的应用，以足够的比例和形状和联合传统的横向钢筋（螺旋，箍筋，等），允许：）为了使柱的横截面上得到高曲率延性并且高的轴向荷载Campioneetal.,1998；）为了避免梁的脆性剪切破坏从而确保弯曲机理的运行，Campioneetal.,1999a；3）为了增长剪切强度同时梁-柱接缝处的中心产生应力集中。[Filiatraultetal.,1995]。这样有可能减少横向钢筋的数量，在这些现浇困难关键区域。现在工作的目的是显示上面提到的优势在纤维高强混凝土用到梁柱的局部组合端板和钢筋混凝土框架的接缝区域，并在结构的其它部分使用标准混凝土。为了显示这个效应，通过在纤维高强混凝土加横向钢筋受压下经验周期反应模型到出非线形静态分析。这个分析是通过有限元素法完成的，在方法里构件被分成片段，为此定义弯曲性能的重要参量是必要的。先完成初步分析是为了定义在不同轴向荷载下的力矩与曲率关系图，这些是以适合试验结果的纤维高强混凝土受压得到的分析机理和考虑包辛格和应变硬化效应的纵向钢筋的本构关系。结果显示了延性，意味着大量横向钢筋配在关键区域可以达到紧缩约束钢筋，但可使混凝土和增强纤维结合，这样避免钢筋密集。受压下的试验研究在现有的段落中，作者在先前的研究[Campioneetal.,1999b]中简要的完成了受压测试的试验结果。混凝土的种类有：素混凝土，纤维混凝土，钢螺旋素混凝土，螺旋纤维混凝土。各有各的用法：标准强度，中等强度和高强度混凝土，它们的特征在表1中显示。在所有情况下检测到使用水泥重量的2%的超增塑剂可以确保施工性能，这性能会减少由于纤维的高体积分数和在高强混凝土使用硅粉。表1三种分类的特性甘分类糊水泥凤(遵Kg/m首3惕)昆水相(眉Kg/m吃3译)骗粗骨料棒(牙Kg/m良3英)崇砂极(吴Kg/m味3投)攀硅粉德(技Kg/m栏3住)疤超增塑剂抵（％）滩NSC孝300盐180拳1050宽850妹/驳2剂MSC窄300提164眠1044巨738皱/志2庭HSC爽400待150框1050梯720介55栗2表2中显示了纤维的特征：纤维的长度为Lf，等效直径df，，抗拉强度f’t，弹性模量E。不同纤维含量(1.5,2,3%)的样品的实验结果已经显示2%的含量确保最好的性能尤其是高强混凝土。涉及到螺旋钢和纤维的联合使用的结果也呈现在此。直径5mm的螺旋钢，屈服应力550MPa，放在间距为50和25mm的模板里，各自对应的溶积比为s=1.765%和3.530%。表2：纤维的分类和性质受压测试是用带开环的通用测试机器完成的，通过施加缓慢的位移速率(0.2mm/min)，并记录载荷变形曲线，利用LVDT’s和数据采集系统。在图1显示了在不同强度种类下的应力-应变曲线。有趣的观察到，随着强度的增长，更容易产生脆性破坏和更高的原切模数。高强度混凝土的应力-应变曲线在高峰荷载后出现一尖峰和更陡的下降段。这里提到的研究重点主要放在如何提高高强素混凝土的受压延性。图1：不同强度的素混凝土受压结果在图2的中等强度和高强度的应力应变曲线，标注了不同比例的横向钢筋的加固。可以发现当最大压应力完成时，钢螺旋接近屈服，之后混凝土和螺旋钢联合破坏并导致试件破坏。在这一阶段突然下降的受压应力－应变曲线，此曲线是用软化分支测量的记录且以后没有残余强度可以利用。有趣的是观察到在高强度混凝土下由于比中等强度混凝土更容易发生脆性破坏，同时螺旋钢破坏的相应应变在减小，所以更多的横向钢筋是为了获得同样的可延展性。图2：配置钢螺旋的素混凝土应力－应变曲线图3：不同种类和比例的纤维钢筋混凝土的应力－应变曲线图3显示了HSN不同种类纤维体积比1.5和3％的应力－应变曲线。纤维的增加提高了残余强度和素混凝土的能量吸收能力，但可以看到在最大应力处没有重要变化。图4显示了2％体积百分比碳纤维在中等强度和高强度中等混凝土中且螺旋钢的间距50mm和25mm。这种纤维是作者最近从多研究的主题。由于纤维的出现改善了：较低的下降段陡坡；螺旋钢破坏的对应极限应变提高；并最后在螺旋钢破坏后产生有效的残余强度。[坎皮奥内等人。，1999年]焦图侮4壤：配置钢稠螺旋的炭界纤维少(维Vf=鸣2%)旨的单调和翼循环的颠σ般－矿曲线瞎在图中显循示了融含燃箱％体积比贸的碳纤维所和钢螺旋惕的根MSC袄和碗HSC甚的周期性铲，这个循湿环包络曲料线接近单币调反应。袋受压混凝煌土的分析朴模型卡图扶5烛：关－宅曲线分析棵表泥3雾：甩HSC区受压的特岭征值遍弯曲周期踪性能斩为了指出守纤维的优偶势，并去浙证实提高忽塑性绞产息生断面的落耗损能力爱，推导出恼周期力矩迹与曲率关馋系图解。劣对于纤维细增强混凝文土罢，经常考弊虑碳纤维摆。这个结港果是关于宣一个高强观混凝土的贝矩形横截挡面，此截搅面承受周讨期变化的茧弯曲力矩浇和轴向荷谢载，此结渗果假设为未常数。桃采取的办尸法是众所此周知的削，杯方法基汇于截面分吩成有限个谦单元这些拐单元可由仅应力的常蛇数值用前因段提供的目分析机理诉推导。假傲设以下数裂据：番c/h=般0.13界6胡，狠c程为混凝土显保护层阔，夏h狂为从截面荒顶部到底项部钢筋重耗心的距离薯；贯=英'=As鼻/(bh距)=0.游89%茅As=A笋's膝纵向受拉心钢筋（或剃受压孔）驻b袜为截面宽妖度；秆fy=4掌40M鸡Pa韵钢筋的屈找服应力；谊Es=2居0000颜0MP壮a难和裁Eh=0详.01E软分别为弹随性模量和帮硬化模量饰。假定材恋料的本构纳关系：在况上段混凝霞土受压（软忽视混凝帅土的抗拉蜜强度）得股出的论σ友－栏关系和旷在原Mene海gott再oan灿dPi材nto释1973核提出的模太型包括纵读向钢筋的叨包辛格效情应。迁该曲线显御示在蜜图好6两，看到轴鸦向荷载常袜数值遇N奇，对应的斩无量纲数卖值无师0.21薪，是根据症M/(b锻h2)刃-隔φ羽h肤得到万，伤M厚横截面中挖心的弯矩波，哗φ宋为曲率。巧图形包含晶了三种不片同种类混础凝土的第秘二循环（靠当保护层斑裂开），存并依靠约鼓束程度；呼保护层的丰分裂应变朵对素混凝怒土和纤维珠混凝土分狼别假定为淡0.00巷4愤和慌0.00玩6楚。从曲线撕看到螺旋颈钢破坏对相应混凝土识的最大应赶变值醉cu性；证实钢族筋的伸长勺率低决于箱9使％悲，切9词%客是量欧洲规州范产8标为设计高渴延性的关档键区域提掏出的畏Euro劣code裁8,杰1994话。曲率延满性值达到显：三种不翁同的材料侄a),塌b)田和冬c)丛的桃φ胀max蛛/毕φ坟y=1潜5.90毒,16父.63,俩20.武76拨。在同一誉图上，显匀示材瓶料蜘c耍）坛max=会0.03撕的薄循环反立体线是鼓为了指出仇等价性能堆，等价于季有一半比瓜率的横向饿钢筋野和挖2芽％体积的柱炭纤维使探这种材料动增进变行熄能力。瞧图昏6降：在材料港类型变化捎的置M/(b躺h2)定眯–瞎镰φ烦h唤曲线适用标准讨在谈到受厨到轴向载岔荷和弯矩区的构件，继一些国际绸和欧洲规踏范陡ACI奖1995这,EC渣819危94柏，为了确基保局部延佩性关系到支全部损耗政机理，提滴出正常强贫度混凝土漏一些几何跨限制和最键小量的横泛向钢筋。升此外还限坛制了总的昂纵向钢筋蝴比例：榴欧洲规纳范闸8蛋条规定的稿最低蚊值师1足饰％，最高昌值怠的鸡4拿览％序，忆ACI党318-再95里规范建议足相同的最返低限制，值但最大的射价值等份于赤8奏工％垃，这意味贤着尤其在次关键区域途钢筋较密校集。球最近加拿迅大规范靠CSA蛋1994辞和条款贵ACI朽318-参95掀Ghos柔h,1也997若介绍对了使用高刮强混凝土盯达烂到沫80M杂P纸a仪时切，允许用像这种方法驱达到柱的雪高承载能纽力值，通骑过施加柳一个最低哑限度的横育向问钢筋。散图俗7揭：最小弯闯曲钢筋忧对高强度发混凝土上庄面提到的卖规范指示值一个最小帮比例的受微拉钢筋，若有关混凝燥土的强度崇和纵向钢夜筋的屈服程应力在者图编7违显示，为加了确保延粒性弯曲反姻应避免弯跟曲能力比糕用弯曲极态限强度计慰算的破裂保弯矩低。诵在同一图喜形中演EC截8纲提出的最帝低值降只作为曲fy奔的一个功懂能。在数剪字运用上划，涉及高振强度混凝所土用娱f'c铲=70.捧23M虽Pa嘉，采用更恼严格的限菠制。数字运用构数值计算哄的应用是墨指一个楼堵面钢筋混乳凝土框架佳结构设计姑在构件（者梁，柱，昨连详接）许采用高强春度经混凝土聪按照下列伍能力设计询标准忧：连接梁咐的柱有足希够强和防腐止脆性破休坏和早期喉破坏柱的促连接足够珠强。关于振三种不同迅框架记为苍A,B猎和粪c龟并配入相秆同的纵向陵钢筋，但测需考虑不敌同数量的恨横向钢筋胜和混凝土肿种类。寒图挎8形：结构图熊解咱图扰8削显示的结译构图解包撒含了演算魄模型翁。雷A笑类，利用某高强素混做凝土；在滨图称8远中显示了问柱的关键夜区域的箍闷筋，间距粉为震90m酷m忆，对应配由筋率伸ρ智s=1.角765手%沈此比例参更照了曼德田等人的有堆效侧限规园范兆[198败8伏。根据浇EC8悬要求高延纵性梁需考葡虑最小数懒量的箍筋椅。腹在嘱B永型是唯一堪获得不同深的，巩同蹦A捧型脆相比，在威柱关键区刃域的箍筋楚间距，假遍设车为降40m之m歌，棒ρ占s=3.貌530崭%疫；在这种蛮情况下在彩EC8走中对高延面性性能均五满足，贿A微类型没有程充分证实塘。最忌后胞c量类聪限哗A犯类一样，庄但在关键唇区域适用到纤维混凝摩土，用这三种方法可谎以减少梁璃在关键区泡域的箍筋柿数量，就饿像作者以鱼前研究的替一样建Camp哀ione全et申al.,牲199耻9a你用横DRAI员N-2D虾X摸程序得到恳的泳非线性分愁析剑假设以下痕数据：柱煤的矩形横祖截面在梁鸡的一既侧您40mm台陕;柳在眠图跨8禁显示了直牙径厨为伪20m坐m舒的纵向钢抖筋；红L1=0船.8m优,L2著=2.9架m,赌L3=0缺.6m外,L4润=1.8艘m栗。框架承翠受：侧向落位移单调凤增长；在害梁上的垂堡直均荷载雁q=30也KN/增m历；每根柱冷的集中荷岗载逼P=50晃00K乏N杰。梁分三蹄部分考虑仔在截面顶鸣部采用不贿同钢筋；址柱考虑成功一个部分喷。每个部草分用弹性研梁建模，冠弹性梁使抵用两个理闻想塑性绞慕通过有效重的力矩于板曲率图形普得到的双融直线初步慎模型不[Fil剑iatr漆ault骗et瞒al.,忽199饲8a,b征].枝。为了考值虑轴向荷陵载，定义袜N-M谷屈服面。遮图志9秩a备）是静态好静力弹塑心性分析的身结果，全量部机理，刘显示了检受测所有相帖同种类和是指出塑性衬绞的次序也。在向图漂9腿b励），对不盆同塑性绞乱有效的声M/(b雁h2)单-巩φ聚h充曲线，这甜些塑性绞弓考虑柱承闹受较高的现轴向荷载乖。最大侧矩向位移对杨应的混凝四土的破坏偷=减cu.反分析钢筋赖最大伸长主率少于牲EC8展为高延性六提供的极缴限值。比饥较曲线显集示纤维出睁现的优势爬，分析横堤截面的剪滋力，被反慕射成框架雁的平移延潮性。在费图赏9愉a消）分析的瞎结果考虑悄P-每影响。观局察到支承垦构件适用旗高强混凝登土可减小仰尺寸但二哪阶效应非产常重要。壮对这种情喊况的检测惠，基底剪士力对应的填整体机理域的运行降寿低丑约月刊赴％并且塑易性绞的变棋形能力没肌有充分利哈用。暂图阶9订：不同约循束的破坏蚀机理哄：鸭a以）基底侧绒向剪力位惨移曲线；定b童)迅柱基底截票面的塑性梦绞；结论析框架结构透非线性分膏析强调指遇出田，在关键苏区域使用浪少量的横盆向钢筋结诞合纤维混松凝土可获右得更好的隙延性性能颜。结果已缴经显示高掏强混凝土谁构件可能域在高轴向投荷载下完箱成损耗破厕坏机理，屈但必须特视别注意脊的拼P-检眨δ摇效应齐，脉这可以大音大降低承糕载能力和浸框架惨可利用峰的延性列。分析完鞠成，芝但需要进维一步研究冤方面的纵雀向钢筋的顽屈曲问题写，固定段融旋转效应槐和梁的键缴合作用。参考文献甚ACI粗会议志318掉-95姨(199却5)浓，您结构混凝昆土枕的疮建筑规范灯和详解，含美国混凝折土学会，放底特律，古密歇根静。田Bent夫ur,蚀A.漠和鱼Min舱dess阀,S.工(19闪90)旅，档纤维增强誉水泥基复病合材料，朱埃尔塞维尿尔应用科栏学，伦敦申于纽约。聪坎皮奥内杀湾，香格尝里拉曼德买拉元，艇L膝.甜和壤Zing闯on舟e捆湾筝（似199龟9问年青）眨笛，皱拜《终高强度鲁纤维混凝酬土梁的出耐济剪亚机乘理》，阅抗震工程后结构二哈，治WIT才出版社，绞pp23卵-32饺。汤Camp纺ione哪,G.,涨La饲Mend叠ola,贸L.a妖ndZ粉ingo疑ne,爷G.(层1998围),参《偏心荷深载下议纤维增强县混凝土圆滤柱啄强度和仆延性》。闯XIE屠urop匠.Co代nf.庄Eart丽h浊，公Engn散g厅,Pa胞rigi存，赞CD-r调omT挣2/12庆。禽Camp贼ione姿,G.裙,Mi舰ndes染s,S省.an径dZi壶ngon僻e,G桑.(1居999b已),练《配置箍富筋的赚碳纤维捏正常和高便强度澡钢筋混凝疾土进的受压应耽力－应变殿曲线上》鲜ACI片，超材料期刊胁，呆96,陪1,决pp27便-34公。波CSA剃A23.祥3-94型(19虎94),身证混凝土结责构设计，服加拿大标磨准协会偶，霸Rex却dale送扁，安大略匠省振。叹Euro定code村n.8遭(19楼94)句，折结构在地储震区域，舰欧洲共同肌体委员会锡，布鲁塞旁尔，比利毫时舒。彩Fili狮atra废ult,蜜A.,箭Pin硬eau,井S.找and丈Houd赌e,J谱.(1却995)袭，《采钢纤维混礼凝土爹梁柱连接茧处的抗震吉性能锻》垄ACI劈结构玻J.俊,92疼,5,谜pp5层43-5峡52.折Fili宴a