高强钢筋活性粉末混凝土梁变形性能试验研究

在研究剪跨比、配箍率、纵筋配筋率对试验梁抗剪性能影响规律的基础上,对8根高强钢筋活性粉末混凝土简支梁的变形性能进行了研究。结果表明:无腹筋活性粉末混凝土梁具有一定的变形性能,混凝土构件变形随剪跨比、纵筋配筋率的增大而增大;而对于有腹筋梁,高强钢筋活性粉末混凝土梁变形发展曲线基本相同。     

高强钢筋轻骨料混凝土梁短期受弯刚度计算方法研究

为研究配置高强钢筋轻骨料混凝土梁短期受弯刚度特点及其计算方法,分别进行了5根配置400MPa和5根配置500MPa级纵筋的陶粒轻骨料混凝土梁受弯性能试验.结合收集到的22根高强钢筋轻骨料混凝土梁的试验结果,评估了相关规范中短期受弯刚度计算公式的适用性.试验结果表明,试件在纵筋屈服前的跨中弯矩-平均曲率曲线先近似呈直线,开裂后呈微凹曲线;与普通混凝土梁相比,轻骨料混凝土梁的短期受弯刚度较小.根据《轻骨料混凝土结构技术规程》(JGJ 12-2006)和《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)短期受弯刚度计算公式得到的试件刚度计算值均比试验值偏小.利用试验数据,基于跨中弯矩-平均曲率曲线特点给出了配置高强钢筋轻骨料混凝土梁的短期受弯刚度一般计算模式,并基于该计算模式下的特例(双折线法)构建了与预应力混凝土构件刚度公式统一的修正计算公式,按该公式所得刚度计算值与试验值吻合较好.     

高强箍筋高强混凝土梁受剪试验研究

设计了一套使钢筋混凝土梁剪切破坏稳定可控的刚性试验系统,利用该试验系统,完成了19根剪跨比为3的钢筋混凝土简支梁的剪切破坏试验,得到了荷载-挠度曲线。根据试验结果,分析了混凝土强度等级、箍筋的强度和倾角、纵筋配筋率和纵向分布钢筋等因素对试验梁破坏形态、剪切延性系数和受剪承载力的影响,并将受剪承载力试验值与我国混凝土结构设计规范和美国ACI规范计算值进行了对比。结果表明:对于剪跨比等于3的梁,适当配置腹筋,可以改善其延性性能;在高强混凝土梁中应用高强箍筋,可使两种材料的强度充分发挥,不仅增加了梁的剪切延性,而且提高了梁的受剪承载力;高强箍筋高强混凝土梁的受剪承载力仍可采用我国现行混凝土结构设计规范公式进行计算,但是对于高强混凝土无腹筋梁、纵筋配筋率低的梁和配有高强箍筋的普通强度混凝土梁安全度偏低。     

高强不锈钢钢筋混凝土梁短期受弯裂缝宽度和刚度计算方法研究

部分国产500 MPa不锈钢热轧带肋钢筋具有高延性、低弹性模量的特点,为研究配置此类不锈钢钢筋混凝土梁的短期裂缝与刚度特征,进行了6根配置不锈钢钢筋和2根配置普通钢筋的混凝土梁受弯性能试验,并分析不同混凝土强度和纵筋配筋率对短期裂缝和刚度的影响。试验结果表明：其他条件相同下,不锈钢钢筋梁与普通钢筋梁的裂缝形态基本相同,但不锈钢钢筋梁侧纵筋中心位置和梁底处的裂缝宽度均大于普通钢筋梁的;钢筋屈服前,不锈钢钢筋梁纯弯段的弯矩-平均曲率曲线呈双折线,但其开裂后刚度较普通试件的偏低,二者刚度之比平均为0.63;增加纵筋配筋率可减小裂缝宽度并提高受弯刚度。进一步收集相关文献中9根配置同类型国产不锈钢钢筋梁的试验数据,并对GB 50010—2010中短期裂缝与刚度计算公式的适用性进行评估。分析结果表明,按GB 50010—2010中的短期裂缝宽度公式计算得到的梁侧面纵筋位置处的平均裂缝宽度与最大裂缝宽度较试验值偏大,计算值与试验值之比平均分别为1.348和1.588;短期受弯刚度计算值较试验值偏小,二者之比平均为0.890,有必要对相关公式进行修正。建议将不锈钢钢筋梁的裂缝宽度控制位置调整至受拉边缘,且将裂缝宽度限值取为0.4 mm。通过统计分析,提出短期受弯裂缝宽度和刚度计算公式的修正建议。建议公式计算值与试验值吻合较好。     

钢筋钢纤维高强混凝土梁受弯性能研究

通过12根钢筋钢纤维高强混凝土梁的试验,分析了纵筋配筋率、钢纤维体积率、梁高和钢筋强度等级等因素对钢筋钢纤维高强混凝土梁受弯极限承载力的影响,并提出了适合工程应用的钢筋钢纤维高强混凝土梁正截面极限承载力计算公式。     

高强钢筋混凝土梁疲劳抗弯刚度试验研究

通过对8根高强钢筋混凝土梁进行抗弯静载试验和疲劳试验,探究了钢筋强度等级、混凝土强度等级及配筋率对高强钢筋混凝土梁疲劳抗弯刚度的影响,分析了疲劳试验过程中高强钢筋混凝土梁挠度的变化规律。试验结果表明,钢筋强度等级对梁的疲劳抗弯刚度影响不明显,配筋率是影响疲劳抗弯刚度的重要因素,提高混凝土、钢筋等级及配筋率可显著提高梁的疲劳抗弯刚度。重复荷载作用200万次后,梁的承载力有所下降,下降幅度小于5%,荷载作用过程中,梁的挠度得到了充分发展。     

钢筋钢纤维高强混凝士梁受弯性能研究

通过12根钢筋钢纤维高强混凝土梁的试验，分析了纵筋配筋率、钢纤维体积率、梁高和钢筋强度等级等因素对钢筋铡纤维高强混凝土梁受弯极限承载力的影响，并提出了适合工程应用的钢筋钢纤维高强混凝土梁正截面极限承载力计算公式。     

HRB600级钢筋高强混凝土柱的轴心受压性能

为了解HRB600级钢筋高强混凝土柱的轴心受压力学性能,对5根截面尺寸为600 mm×600 mm、不同设计参数的高强混凝土柱进行轴压试验,其中4根柱的纵筋为HRB600级钢筋,1根柱的纵筋为HRB400级钢筋。在试验基础上,采用非线性有限元模型进行数值模拟,探讨混凝土强度、配箍率及箍筋强度等设计变化参数对HRB600级钢筋高强混凝土柱轴压性能的影响规律,对中、美、日三国《混凝土结构设计规范》中轴压承载力计算法的适用性进行验证。研究结果表明:随着混凝土强度等级的提高,HRB600级钢筋高强混凝土柱的承载力明显提高,轴压刚度有所提高,荷载-变形曲线下降段变陡;随着配箍率的增大,柱的承载力、延性有所提高,轴压刚度略有提高;随着箍筋强度的提高,柱的承载力、轴压刚度变化不大,但其峰值后的性能改善明显;当HRB600级钢筋的抗压强度值取500 MPa时,按中、美、日三国《混凝土结构设计规范》推荐的承载力计算式都有足够的安全储备。     

影响钢筋钢纤维高强混凝土梁受弯性能的因素分析

本文阐述了12根钢筋钢纤维高强混凝土梁的基本试验条件;分析了纵筋配筋率、钢纤维体积率、梁高和钢筋强度等级等对钢筋钢纤维高强混凝土梁受弯极限承载力和初裂弯矩的影响;并给出了相应的结论。     

预应力活性粉末混凝土简支梁挠度试验分析

将活性粉末混凝土应用于无黏结预应力结构中,由于其超高的强度使得结构或构件的截面可以进一步减小,而构件的刚度能得到很好的保证;通过8根无黏结预应力活性粉末混凝土简支梁的试验,针对不同非预应力钢筋配筋情况下简支梁张拉阶段的反拱和加载阶段的挠度进行研究,通过对比构件挠度及反拱的试验值和计算值得出无黏结预应力活性粉末混凝土简支梁开裂前的刚度与普通混凝土的取值相同为0.85EI;钢纤维活性粉末混凝土相比一般混凝土提高了梁的整体刚度;预压区非预应力钢筋配筋提高,梁在张拉阶段的反拱值降低;提高受压区非预应力钢筋配筋率能有效约束裂缝的发展,降低梁在加载阶段的挠度。     

钢筋活性粉末混凝土简支梁正截面受力性能试验研究

通过轴压和轴拉试验,得到了活性粉末混凝土受压和受拉应力-应变全曲线方程。通过6根钢筋活性粉末混凝土梁受弯性能试验,得到了此类梁在各级荷载作用下纯弯区段受压边缘压应变及应变沿梁高的分布,获得了试验梁的开裂弯矩和极限弯矩,考察了试验梁的变形及裂缝分布与开展。试验结果表明：钢筋活性粉末混凝土试验梁受压边缘极限压应变为5500×10-6,纯弯区段开裂应变为750×10-6,截面抵抗矩塑性影响系数计算应考虑纵向受拉钢筋的有利影响。建立了考虑截面受拉区拉应力贡献的正截面承载力计算公式和反映钢筋活性粉末混凝土梁自身受力特点的刚度及裂缝宽度计算方法,可供钢筋活性粉末混凝土梁设计时参考。图9表10参11     

活性粉末混凝土预应力叠合梁受弯性能非线性数值分析

针对活性粉末混凝土预应力叠合梁的受弯性能,利用有限元分析软件ANSYS,建立了活性粉末混凝土预应力叠合梁的三维有限元数值分析模型,对试验全过程进行了仿真模拟,并研究了主要参数(如:有效预应力,后浇层混凝土强度等级,后浇层纵向配筋率等)对叠合梁受弯性能的影响,为活性粉末混凝土预应力叠合梁的设计提供了参考。     

超高强钢筋ECC梁受弯性能试验及承载力分析

为进一步研究工程用水泥基复合材料(ECC)与超高强钢筋组合成的超高强钢筋ECC梁(UHSRRE梁)的受弯性能,对3根UHSRRE梁、1根普通强度钢筋增强ECC梁(RECC梁)和1根普通强度钢筋增强混凝土梁(RC梁)进行弯曲试验,分析弯曲试验现象、ECC应变、延性性能和特征弯矩,并研究纵筋配筋率对UHSRRE梁承载力的影响。结果表明:UHSRRE梁和RECC梁的控裂能力比RC梁的控裂能力强; 与RECC梁相比,UHSRRE梁并未因采用超高强钢筋而使其控裂能力明显下降; UHSRRE梁截面应变基本符合平均应变的平截面假定,梁受拉区边缘的ECC应变小于ECC单轴受拉极限应变,梁受拉区的ECC始终不退出工作; UHSRRE梁受拉区和受压区边缘ECC应变的最大值、受压区高度和特征弯矩(除开裂弯矩)都随纵筋配筋率增加而变大; 随纵筋配筋率增加,UHSRRE梁的能量延性系数先增后减; 当UHSRRE梁具有适当纵筋配筋率时,其延性性能可优于RECC梁的延性性能。     

Seismic behavior of high strength concrete beams

Experimental and analytical studies on the seismic performance of high strength concrete beams in moment resisting frame structures are described. Two large-scale high strength concrete and two counterpart normal strength concrete model beams with a length-to-depth ratio of 6·0 (i.e. shear span ratio of 3·0) have been tested under cyclic shear and double bending. The beams were heavily reinforced in the longitudinal direction to study beam performance under high seismic shear demand. Transverse reinforcement was designed following the seismic design provisions of current ACI 318–95 code. Both high and normal strength concrete beams developed ductile flexural responses. High strength concrete beams exhibited increased capacity and improved hysteretic performance compared to normal strength concrete beams. A simple analytical approach based on the moment curvature characteristics of critical sections has also been developed to predict the flexural behavior of structural beams. Comparison of analytical and test results indicates that behavior of high strength concrete beams can be satisfactorily predicted. © 1998 John Wiley & Sons, Ltd.     

高强钢筋轻骨料混凝土梁短期裂缝试验研究

进行了10根配置400MPa和500MPa高强纵筋的陶粒轻骨料混凝土梁受弯性能试验,获得了10组裂缝间距和39组短期裂缝宽度数据,并收集了国内外27根高强钢筋轻骨料混凝土梁的裂缝试验数据。采用以上数据,分析了钢筋轻骨料混凝土梁的裂缝特征,并评估了JGJ 12—2006《轻骨料混凝土结构技术规程》中裂缝计算公式的适用性。结果表明,JGJ 12—2006的短期裂缝特征值计算方法仍适用于高强钢筋轻骨料混凝土梁,但按其公式计算的平均裂缝间距、平均裂缝宽度和最大裂缝宽度与试验值有一定偏差,二者之比的均值为0.992、1.276和1.037,因此建议对JGJ 12—2006中公式的部分参数进行修正。通过对试验数据的回归分析,得到了梁侧面受拉纵筋中心处裂缝宽度的修正计算式,以及梁侧面受拉钢筋中心处与受拉边缘裂缝宽度的换算关系式,建议公式计算得到的裂缝宽度和试验值吻合较好。     

HRBF500钢筋C100混凝土梁抗剪性能试验研究

通过对4根配箍率不同,剪跨比为3的高强钢筋C100混凝土梁的抗剪试验,观测梁的破坏过程及裂缝发展形态;并根据试验结果数据分析其抗剪承载力;最后将试验值与采用GB 5001—2010《混凝土结构设计规范》公式计算的计算值进行了对比。结果表明,高强钢筋C100混凝土梁抗剪承载力稳定,破坏形态与普通混凝土梁相似;适量提高配箍率,可以有效地控制斜裂缝的开展,提高梁的抗剪承载力;对于剪跨比为3的高强钢筋C100混凝土梁来说,GB 5001—2010《混凝土结构设计规范》公式用于无腹筋梁抗剪计算是偏高的,而用于有腹筋梁抗剪设计是偏保守的。     

纵筋率对钢筋混凝土梁剪切强度的影响

无腹筋梁剪切强度试验数据虽然不少,但影响梁的剪切强度因素众多,单独研究纵筋率对钢筋混凝土梁剪切强度影响的试验数据不但不足且存在偏差。所以使用数据过滤的方法对最新文献全面收集的无腹筋矩形梁在集中荷载下的剪切试验数据进行过滤,从而减小数据缺失或偏差和其他因素对分析结果的影响,进而得到纵向配筋率对梁的剪切强度影响规律,提出考虑纵筋率影响的钢筋混凝土无腹筋梁剪切强度计算公式。     

Analysis of stiffness and flexural strength of a reinforced concrete beam using an invented reinforcement system

In this study, we conducted experimental tests on two specimens of reinforced concrete beams using a three-point bending test to optimize the flexure and stiffness designs. The first specimen is a reinforced concrete beam with an ordinary reinforcement, and the second specimen has an invented reinforcement system that consists of an ordinary reinforcement in addition to three additional bracings using steel bars and steel plates. The results of the flexure test were collected and analyzed, and the flexural strength, the rate of damage during bending, and the stiffness were determined. Finite element modeling was applied for both specimens using the LS-DYNA program, and the simulation results of the flexure test for the same outputs were determined. The results of the experimental tests showed that the flexural strength of the invented reinforcement system was significantly enhanced by 15.5% compared to the ordinary system. Moreover, the flexural cracks decreased to a significant extent, manifesting extremely small and narrow cracks in the flexure spread along the bottom face of the concrete. In addition, the maximum deflection for the invented reinforced concrete beam decreased to 1/3 compared to that of an ordinary reinforced concrete beam. The results were verified through numerical simulations, which demonstrated excellent similarities between the flexural failure and the stiffness of the beam. The invented reinforcement system exhibited a high capability in boosting the flexure design and stiffness.     

内嵌钢板混凝土组合连梁抗震性能试验研究

为改善传统高层建筑剪力墙连梁的抗震性能,设计并制作3个内嵌钢板混凝土组合(SPC)连梁和1个交叉斜筋钢筋混凝土连梁试件并进行低周往复加载试验。试件变化参数包括连梁纵筋配筋率和配板形式。对比分析各连梁的破坏过程、滞回性能、耗能能力、强刚度退化、承载力、延性以及变形能力等。结果表明,连梁试件发生弯剪和弯曲两种破坏模式;增大连梁纵筋配筋率在提高承载力的同时降低了试件的延性变形;在配板率相同情况下,钢板形式由单钢板改变为拉结双层钢板,连梁受力性能相似,当单层钢板厚度较大时可采用双层钢板设计方案;钢板的设置可有效提高试件的承载力与延性,较好改善滞回曲线的捏拢效应,同时参与连梁端部塑性铰区的抗弯,提供较大的抵抗弯矩,钢板的受压作用也可提高塑性铰的转动能力。与交叉配筋钢筋混凝土连梁相比,利用钢板良好的承载力和延性变形能力,内嵌钢板混凝土组合连梁具有稳定的滞回性能和耗能能力且施工简单,其综合抗震性能优于传统配筋混凝土连梁。