U形预应力钢板箍加固T形截面钢筋混凝土梁受剪性能试验研究

为改进T形截面钢筋混凝土(RC)梁的受剪加固工艺,提出了一种采用U形预应力钢板箍对T形截面RC梁进行受剪加固的技术。采用简支梁跨中集中力加载的方法,完成了1个足尺未加固RC梁和5个足尺加固RC梁的单调静载试验,研究U形钢板箍间距和预应力水平对加固RC梁受剪性能的影响。通过试验得到了试件的损伤发展过程、破坏形态、荷载-变形曲线以及钢板箍、钢筋和混凝土的应变曲线。研究表明：采用U形预应力钢板箍可有效提高既有T形截面RC梁的斜截面受剪承载力,试件受剪承载力随钢板箍间距的减小而提高,最大提高幅度可达46.1%。当钢板箍间距小于400mm时,加密钢板箍对试件受剪承载力的提高作用逐渐减弱。钢板箍预应力水平在0.35以上时,进一步提高预应力水平对试件受剪承载力无明显影响。提出了U形预应力钢板箍加固T形截面RC梁受剪承载力的计算式,计算结果与试验结果吻合良好,可为既有T形截面RC梁的加固设计提供参考。     

外包薄壁钢管加固受火后混凝土柱的抗震性能

通过2根未受火钢筋混凝土柱、2根受火后未加固钢筋混凝土柱和10根外包薄壁钢管加固受火后钢筋混凝土柱的拟静力试验,考察了轴压比、剪跨比、钢管厚度及加固方式等参数对外包薄壁钢管加固受火后混凝土柱抗震性能的影响情况,建议了外包薄壁钢管加固受火后混凝土柱受剪承载力的计算公式。结果表明：薄壁钢管加固可显著提高受火后混凝土柱的受剪承载力、极限变形和累计滞回耗能,且加固后试件的割线刚度与未受火试件相比相差较小。受火后剪跨比为1.78和3.0的混凝土柱加固后的承载力分别比相应的未加固柱的承载力提高了41.8%~47.0%和38.5%~74.4%。轴压比对加固后试件的受剪承载力、刚度、耗能能力和延性影响较大,对极限变形影响较小。薄壁钢管厚度对加固后试件的耗能能力影响较大,对受剪承载力影响较小。薄壁钢管根部焊接角钢并用螺栓锚固的方式可提高加固效果。     

粘钢加固混凝土梁受剪性能试验研究

通过对11个普通钢筋混凝土（RC）梁试件及4个部分预应力混凝土（PPC）梁试件采用U形钢板箍加固的抗剪试验和数值分析,研究不同损伤程度、剪跨比、配箍率、钢板箍间距、预应力水平、钢板厚度等因素对粘钢加固混凝土梁受剪性能的影响。结果表明：采用U形钢板箍对RC梁进行抗剪加固能够有效抑制斜裂缝的开展,提高加固梁斜截面受剪承载能...     

薄壁U形外包钢再生混合梁受弯性能试验研究

对8个含有废弃混凝土块体的薄壁U形外包钢再生混合梁及4个全现浇组合梁进行受弯试验,研究废弃混凝土块体取代率、U形外包钢壁厚、梁底纵筋配筋率等参数对试件受弯性能的影响,给出试件受弯承载力的简便计算式,在总用钢量基本一致的情况下对比薄壁U形外包钢再生混合梁和常规钢筋混凝土梁的受弯承载能力。结果表明:废弃混凝土块体取代率在0~40%之间变化对薄壁U形外包钢再生混合梁的初始刚度、延性、受弯承载力、U形外包钢与内部混凝土之间的相对滑移、应变发展特征无明显影响;为提高薄壁U形外包钢再生混合梁的受弯承载力,增配梁底纵筋比增加外包钢壁厚更为经济有效,同时梁底纵筋还使试件的屈服前刚度有所提高;梁底配置纵向钢筋可显著减小U形外包钢与混凝土之间的相对滑移,此时梁端截面为相对滑移最小截面;根据塑性理论给出的计算式可较好地预测薄壁U形外包钢再生混合梁的受弯承载力,在总用钢量基本相同的情况下该类构件具有与常规钢筋混凝土梁几乎相当的受弯承载力。     

受火后CFRP布加固钢筋混凝土梁受剪性能试验研究

通过2根未受火钢筋混凝土梁、2根受火后钢筋混凝土梁和4根受火后CFRP布加固钢筋混凝土梁的静载试验,研究了剪跨比、CFRP布加固量和楼板翼缘对受火后钢筋混凝土梁受剪加固效果的影响。采用自编有限元程序分析受火损伤的混凝土梁截面通过等截面修复后截面混凝土抗拉强度的平均折减系数,提出受火后CFRP布加固钢筋混凝土梁受剪承载力的实用计算方法。研究结果表明:加固梁破坏时,外包的CFRP布发生拉断破坏,"U形包裹加压条"的CFRP布发生剥离破坏;受火后外包CFRP布加固混凝土矩形梁的受剪承载力相比未受火钢筋混凝土梁提高了5.3%~16.6%;受火后"U形包裹加压条"方式加固混凝土T形梁的受剪承载力相比对应未受火矩形梁提高了34.0%。提出的受火后CFRP布加固钢筋混凝土梁受剪承载力的计算式具备一定的安全保证率,可用于该类构件受火后的受剪加固计算。     

钢板加固受火后高强钢筋混凝土连续T形梁的试验研究

通过6个受火后高强钢筋混凝土连续T形梁试件采用钢板加固的对比试验,研究了粘贴钢板加固与螺栓锚接钢板加固后试件的力学性能和破坏形态。结果表明：受火后高强钢筋混凝土连续T形梁粘贴钢板加固后,承载力提高39.1%~58.2%,极限位移降低17.8%~53.2%;采用螺栓锚接钢板加固后,承载力提高36.7%,极限位移仅下降4.4%。采用螺栓锚接钢板加固后,初始弯曲刚度与未受火对比试件相当;粘贴钢板加固后,初始弯曲刚度较未受火对比试件明显增大。距跨中越近梁底钢板拉应变越大,越靠近跨中应变变化梯度越大。受火后梁底粘贴一层钢板或螺栓锚接一层钢板加固后,位移延性系数提高53.4%~62.0%、能量延性系数提高62.6%~72.6%;受火后梁底和梁顶中支座附近各粘贴一层钢板加固后,其位移延性系数降低8.2%、能量延性系数降低7.2%。采用折算面积法计算钢板加固受火后高强钢筋混凝土连续T形梁的承载力误差为-0.2%~13.2%,符合工程精度要求。     

带T形肋剪力键的钢-混凝土组合梁受弯性能试验及理论分析

为研究带T形肋剪力键的钢-混凝土组合梁的承载力和破坏机理，对7个钢-混凝土组合梁试件进行了受弯性能试验。以贯穿钢筋直径、开孔间距及开孔孔径为参数，分析了试件的破坏形态、应变分布、钢板与混凝土相对滑移量和受弯承载力。试验结果表明：大部分试件发生弯曲破坏，呈现出明显的延性破坏特征，其余试件发生弯剪破坏；开孔孔径和贯穿钢筋直径是影响试件受弯承载力的主要因素，而开孔间距对钢板与混凝土之间的相对滑移影响显著，开孔孔径40mm和贯穿钢筋直径10mm为最优抗弯组合。基于试验结果，采取合理假定，并引入受弯承载力折减系数φ_1、φ₂来考虑对受弯承载力的影响，给出了带T形肋剪力键的钢-混凝土组合梁受弯承载力计算方法。经对比，计算值均小于试验值，具有一定安全储备。     

梁侧锚固钢板加固高温后混凝土梁受剪性能试验研究

为研究梁侧锚固钢板加固高温后受损混凝土梁的受剪性能,设计了6个混凝土梁试件,首先按照ISO 834国际标准升温曲线对其中5根混凝梁进行受火试验,然后采用梁侧锚固钢板加固,并对其进行静力试验。分析了梁侧加固钢板高度与螺栓间距对加固梁受剪承载力、延性及刚度的影响。试验结果表明：梁侧锚固钢板加固法能显著提高高温后钢筋混凝土梁的受剪承载力,并改善原混凝土梁的整体受力性能;受剪性能的加固效果随钢板高度的增大而增大,随螺栓间距的增大而减小;在梁侧锚固钢板加固梁中,钢板与混凝土存在纵向与横向滑移;螺栓间距对钢板与混凝土之间协同工作的程度影响较大。     

钢板加固受火后高强钢筋混凝土连续T形梁力学性能试验研究

对6个受火后高强钢筋混凝土连续T形梁试件分别采用粘贴钢板加固与螺栓锚接钢板加固,并研究其力学性能和破坏形态。结果表明:受火后高强钢筋混凝土连续T形梁粘贴钢板加固后,承载力提高39.1%~58.2%,破坏挠度降低17.8%~53.2%;采用螺栓锚接钢板加固后,承载力提高36.7%,破坏挠度仅下降4.4%。采用螺栓锚接钢板加固后,初始弯曲刚度与未受火对比试件相当;粘贴钢板加固后,初始弯曲刚度较未受火对比试件明显增大。距跨中越近,梁底钢板拉应变越大,应变变化梯度越大。受火后梁底粘贴一层钢板或螺栓锚接一层钢板加固后,位移延性系数提高53.4%~62.0%、能量延性系数提高62.6%~72.6%;受火后梁底和梁顶中支座附近各粘贴一层钢板加固后,其位移延性系数降低8.2%、能量延性系数降低7.2%。采用折算面积法计算钢板加固受火后高强钢筋混凝土连续T形梁的承载力误差为-0.2%~13.2%,符合工程精度要求。     

复合砂浆钢筋网加固RC足尺梁受弯试验研究

通过对6根RC足尺梁受弯试验，研究不同强度等级RC足尺梁采用高性能复合砂浆钢筋网加固后的受弯性能。主要分析原构件混凝土强度和加固砂浆强度匹配对加固梁受弯承载力、刚度及抗裂性能影响。依据平截面假定和试验结果，提出梁的受弯承载力、刚度计算公式。依据建立的公式计算受弯极限承载力和挠度值与试验值吻合较好，可为实际加固工程设计提供理论参考。     

螺栓灌胶节点对螺栓钢板加固钢筋混凝土连梁抗震能力影响的试验

为了提高小跨高比既有连梁的抗震性能,提出了一种新型的螺栓钢板加固法和一种新型的钢板屈曲控制装置。按照1∶2比例制作3个钢筋混凝土连梁试件,通过低周往复荷载试验研究了螺栓灌胶节点对钢板加固钢筋混凝土连梁的影响。结果表明:未采用螺栓钢板法加固的连梁呈现出脆性剪切破坏;采用螺栓钢板法进行普通高强螺栓加固的连梁,其强度和延性并没有提高;采用螺栓钢板法进行螺栓灌胶节点加固的连梁,其强度、延性和耗能能力得到大幅度提高。     

Failure modes of reinforced concrete beams strengthened with carbon fiber sheet in fire

It is shown that elevated temperature may cause a change in the failure mode of reinforced concrete (RC) beams strengthened with carbon fiber sheet (CFS), as flexural failure at room temperature can be transformed into shear failure in fire. In this paper, an analysis procedure for flexural capacity and shear capacity of RC beams strengthened in flexure using CFS at high temperature is discussed and validated by test results from literatures. A parametric study is conducted for the critical situation (i.e., flexural failure and shear failure occur simultaneously in fire) of the strengthened beams with fire insulation. The influences of some parameters, such as span-to-height ratio, confinement ratio, rich degree of shear capacity, thickness of concrete cover, thickness of fire insulation, and strengthening ratio, on the tensile reinforcement ratio related to the critical situation are examined. Based on the aforementioned analysis procedure and extensive numerical results, recommendations for fire-safety design of the flexurally strengthened and insulated beams are discussed preliminarily. It is important to recognize that increasing of the thickness of fire insulation is not always good for the fire performance of the strengthened beams. To account for the adverse influence of concrete shear cracks on shear capacity of the strengthened beams exposed to fire, an additional reduction factor may be considered for the shear resistance of steel stirrups at high temperature.     

Shear strengthening of RC beams with web-bonded continuous steel plates

This paper presents the results of an experimental program and a parametric study conducted on RC beams strengthened in shear with web-bonded continuous steel plates. An experimental investigation was conducted to assess the effectiveness of web-bonded continuous steel plates for shear strengthening of RC beams having internal stirrups. A two-dimensional nonlinear finite element model was developed to simulate the overall behavior of beams with epoxy bonded steel plates. In order to develop a design methodology for beams with web-bonded steel plates, a parametric study was conducted. Main parameters considered were concrete strength, plate thickness, plate depth-to-beam depth ratio, yield strength of steel plates, beam size and the internal shear reinforcement ratio. A formula to compute the shear strength of such beams was proposed by adding up the concrete contribution, shear reinforcement contribution and the contribution of steel plates. The validity of proposed formula was checked against the results from parametric study and the experiments. It was found that the proposed formula predicts the ultimate shear strength of RC beams with web-bonded continuous steel plates very well.     

无腹筋锈蚀钢筋混凝土梁承载能力的计算

锈蚀钢筋混凝土梁的承载力不仅与纵向钢筋的截面损失有关 ,而且和钢筋与混凝土之间的粘结强度的降低、混凝土保护层中出现的纵向锈胀裂缝有关。本文先考虑了由于钢筋的截面损失引起的钢筋混凝土梁的抗弯承载力的降低 ;再在梁 拱共同作用抵抗剪力的机制上 ,计算了无腹筋锈蚀钢筋混凝土梁的抗剪承载力 ,进而得到了无腹筋锈蚀钢筋混凝土梁的承载力及其相应的破坏模式。对一实例的计算结果表明 ,当混凝土保护层出现纵向锈胀裂缝后 ,钢筋与混凝土之间的极限粘结强度相应降低 ,梁的破坏模式由受弯破坏转向受剪破坏 ,承载能力有较大的降低。同时 ,锚固区的粘结强度的降低 ,导致梁也可能发生粘结锚固破坏。     

碳纤维布抗弯加固钢筋混凝土梁的耐火极限分析

编制了碳纤维布抗弯加固钢筋混凝土梁的温度场计算程序和耐火极限分析程序,通过数值分析结果与试验结果的对比,初步验证了程序的有效性。利用上述程序,针对高温下加固梁的受弯破坏形态,就不同构件跨高比、防火涂料厚度、受拉纵筋配筋率、碳纤维布加固量、混凝土保护层厚度、荷载比等共计1728种工况进行了大量计算分析,同时考察了各参数对加固梁耐火极限的影响规律。在此基础上,建立了加固梁的耐火极限简化预测方法。研究结果表明,加固梁的耐火极限随防火涂料厚度、混凝土保护层厚度和受拉纵筋配筋率的增加而逐渐增大,同时随荷载比、碳纤维布加固量和跨高比的增加而逐渐减小,其中荷载比的影响最为显著。     

高温后钢筋混凝土梁剩余承载性能试验研究

通过对7根高温后钢筋混凝土简支梁试件和3根常温对比梁试件的静力试验,研究受火时间、剪跨比、配箍率、楼板翼缘对钢筋混凝土梁剩余受剪性能和剩余受弯性能的影响。利用有限元程序,分析ISO 834标准升降温全过程对混凝土梁截面内各点最高过火温度的影响,提出了三面受火后钢筋混凝土梁受剪承载力的计算方法。研究结果表明：高温作用使梁的受弯承载力和受剪承载力降低、挠度增大;楼板翼缘对梁的受弯承载力具有一定的提高作用,但对受剪承载力影响不大;降温段对截面内部混凝土曾经历的最高过火温度影响较大,梁截面宽度250 mm、高度400 mm的混凝土矩形截面按ISO 834标准曲线三面受火1h、2h后,是否考虑降温段可使截面内最高过火温度最大相差283、251℃;提出的高温后钢筋混凝土梁受剪承载力计算式具有一定的安全保证率。     

预应力碳纤维复合板加固钢筋混凝土梁的抗弯响应预测

现有的试验研究显示,碳纤维复合材料用量不同时,采用预应力碳纤维复合板加固钢筋混凝土梁可能出现3种弯曲破坏模式(包括受压破坏、受拉破坏、剥离破坏)。基于应变和力平衡的协调性,提出理论公式对3种破坏模式下的名义抗弯强度进行预测。当出现剥离破坏时,提出预应力碳纤维复合板中的受拉应变的极限。此外,考虑预应力碳纤维复合板的作用,提出开裂弯矩、裂缝宽度和加强梁的挠度计算方法。对5根采用预应力碳纤维复合板加固的钢筋混凝土梁进行试验,并通过非线性有限元分析验证所提出的理论公式。同时,预测值与其他研究者的试验结果也进行了比较。     

双面钢板钢筋混凝土梁界限破坏弯矩理论计算分析

为了给双面钢板钢筋混凝土梁合理配筋和抗弯承载力设计计算提供理论依据和参考,基于梁的平截面假定,并忽略受拉区混凝土抗拉强度作用,提出了双面钢板钢筋混凝土梁抗弯承载力的理论分析方法。分析了梁界限破坏时梁截面压区混凝土与拉区钢板受力和破坏状态;推导了界限破坏时的配筋理论计算公式和弯矩理论计算公式。