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。     

钢纤维部分增强高强混凝土梁的疲劳变形性能

通过普通高强混凝土梁和钢纤维高强混凝土梁的疲劳试验,分析了疲劳荷载作用下钢纤维部分增强高强混凝土梁挠度随循环次数增加的变化规律,探讨了钢纤维掺入层厚对钢纤维高强混凝土梁变形性能的影响,研究了钢纤维部分增强高强混凝土梁刚度及挠度的计算方法,并提出了相应的计算公式。结果表明,在高强混凝土梁中掺加钢纤维能有效控制梁的刚度,疲劳变形性能随着钢纤维混凝土层厚的增加而提高,计算结果与试验测量结果吻合较好。     

高速铁路用HRBF500钢筋预应力混凝土梁疲劳性能试验研究

设计制作了2根配置500 MPa细晶粒(HRBF500)钢筋的预应力高强混凝土T形梁,通过实测预应力损失与理论计算比较,得出实测预应力损失大于理论计算值。基于疲劳荷载的试验,绘出HRBF500钢筋应力、钢绞线应力及梁跨中挠度曲线,分析配有细晶粒钢筋的预应力混凝土梁的疲劳性能。结果表明,在一定幅度的疲劳荷载(等幅)作用下,配有HRBF500钢筋的预应力高强混凝土梁,其钢筋、预应力钢绞线及跨中挠度均满足使用阶段规范的限值,即在HRBF500钢筋拉应力大于150 MPa条件下,经过250万次疲劳荷载作用后仍满足设计要求。     

钢纤维高强混凝土梁疲劳寿命预测方法

通过6根钢筋钢纤维高强混凝土梁的等幅疲劳试验,研究了钢纤维类型、钢纤维体积率对高强混凝土梁刚度及寿命的影响。结果表明,在高强混凝土梁中掺加钢纤维能有效降低梁的刚度衰减速率,与未掺加钢纤维的高强混凝土梁相比,钢纤维体积率为0.5%、1.0%和1.5%高强混凝土梁刚度的衰减速率分别降低42%、53%和60%;钢纤维类型对刚度衰减速率有较大影响,冷拉端钩型钢纤维的影响最为明显,铣削型和剪切波浪型钢纤维的影响类似。以刚度退化规律和第二阶段刚度线性衰减为基础,建立了考虑疲劳次数、钢纤维含量特征值影响的钢筋高强混凝土梁疲劳寿命预测方法和公式。     

疲劳荷载下锈蚀部分预应力混凝土梁挠度试验研究

通过对6根不同锈蚀率的部分预应力混凝土梁进行静力和疲劳试验,研究了疲劳荷载下锈蚀部分预应力混凝土梁破坏形态、疲劳寿命、刚度及跨中挠度的变化规律。试验结果表明:疲劳荷载作用下,锈蚀部分预应力混凝土梁均发生以某一主筋脆性断裂为标志的正截面弯曲疲劳破坏,随着钢筋锈蚀率的增大,锈蚀试验梁的疲劳寿命显著降低。锈蚀试验梁在疲劳荷载作用下的刚度变化呈现出3个阶段:迅速下降→缓慢下降→趋于平稳。根据锈蚀梁跨中挠度的变化规律,提出了疲劳荷载下锈蚀部分预应力混凝土梁跨中挠度的计算公式,其结果与试验数据吻合程度良好。     

疲劳荷载作用下钢纤维高强混凝土梁刚度退化规律研究

通过7根钢筋钢纤维高强混凝土梁的疲劳试验,探讨了钢纤维类型、钢纤维体积率、钢纤维掺入范围等因素对钢筋钢纤维高强混凝土疲劳寿命及刚度的影响规律。结果表明,在高强混凝土梁中掺加钢纤维能有效降低梁的刚度衰减速率,与未掺加钢纤维的高强混凝土梁相比,钢纤维体积率为0.5%、1.0%、1.5%的高强混凝土梁刚度的衰减速率分别降低42%、53%、60%;钢纤维类型对刚度衰减速率有较大影响,冷拉端钩型钢纤维的影响最为明显,铣削型和剪切波浪型钢纤维的影响类似;掺入1/2梁高钢纤维能起到明显限制梁刚度衰减的效果。在试验研究的基础上,提出了考虑钢纤维影响的钢筋钢纤维高强混凝土梁在刚度退化第二阶段衰减速率的计算公式。     

BFRP筋再生混凝土无腹筋梁挠度试验研究

通过7根BFRP筋和3根钢筋再生混凝土无腹筋梁四分点加载试验,对比分析了纵筋种类、剪跨比、BFRP筋配筋率、再生混凝土抗压强度对BFRP筋再生混凝土梁跨中挠度的影响。结果表明:钢筋屈服前,BFRP筋梁跨中挠度随荷载增加的斜率比钢筋梁大;钢筋屈服后,BFRP筋梁荷载-跨中挠度曲线的切线刚度比钢筋梁大;在同种荷载作用下,试件的跨中挠度随配筋率的增大而减小,随剪跨比的增加而增大;再生混凝土抗压强度对试验梁跨中挠度无明显影响。参照不同设计规范对BFRP筋梁跨中挠度进行了计算,结果表明:在50%极限荷载、70%极限荷载和极限荷载下,ACI 440.1R-03规范值与试验值吻合较差,GB 50608—2010规范对挠度的计算更合理,建议采用GB 50608—2010规范对BFRP筋再生混凝土无腹筋梁跨中挠度进行计算。     

高强钢筋高强混凝土梁静力和疲劳性能试验研究

通过9根配有新Ⅲ级钢的高强混凝土梁和4根配有Ⅱ级钢的混凝土梁的静载和等幅疲劳荷载试验,分析研究了高 强混凝土梁的变形性能和疲劳特性。试验结果表明,在高强混凝土梁中应用高强钢筋,可以使两者的性能得以充分发挥, 不仅承载力大幅度提高,而且能较好的满足正常使用极限状态的要求。高强混凝土受弯构件在疲劳荷载作用下刚度降低, 裂缝宽度增大,其变化规律和受压区混凝土应变的增加规律基本一致。疲劳荷载作用N次后构件的裂缝宽度,可根据初 始裂缝宽度和受压区混凝土应变增长系数来计算。根据试验分析,得到了高强混凝土梁在疲劳荷载作用下的截面应力、裂 缝宽度及高强钢筋S-N曲线试验回归公式,可为高强混凝土梁设计提供一定的参考。     

锈蚀钢筋钢纤维混凝土梁静力学性能试验

通过对10根钢筋混凝土梁进行静载试验,研究分析了钢筋锈蚀率和钢纤维掺量对试验梁的承载力、荷载-挠度曲线、钢筋和混凝土应变等的影响。试验结果表明:随着钢筋锈蚀率的增大,试验梁的极限承载力和刚度均明显降低,屈强比增大,钢筋与混凝土正截面平均应变不再符合平截面假定。由于钢纤维的增强和阻裂作用,锈蚀钢筋钢纤维混凝土梁的受力性能优于锈蚀钢筋混凝土梁的,对于提高钢筋混凝土构件的耐久性有积极作用。     

基于累积残余应变和刚度的钢纤维高强混凝土梁疲劳损伤规律研究

本文共设计了6根钢筋钢纤维高强混凝土梁,通过等幅疲劳试验分析了钢纤维体积率和钢纤维类型等因素对钢筋钢纤维高强混凝土梁受压边缘混凝土累积残余应变及刚度的影响,并利用梁受压边缘累积残余应变和刚度分别定义了钢纤维高强混凝土梁的疲劳损伤,根据试验数据确定了梁的疲劳损伤曲线,并根据疲劳循环不同时期的累积残余应变判断其损伤状态。研究及试验结果表明:随着疲劳循环次数的增加,钢筋钢纤维高强混凝土梁受压边缘混凝土累积残余应变逐渐增大,而试件的抗弯刚度逐渐减小,其发展具有明显的阶段性;钢纤维有效降低了梁受压边缘混凝土累积残余应变发展速率和刚度的衰减速率,抑制了梁疲劳损伤的发展。     

玄武岩纤维增强聚合物筋钢纤维高强混凝土梁受弯试验及裂缝宽度计算方法研究

纤维增强聚合物(FRP)筋混凝土梁受弯挠度过大、裂缝过宽等缺陷严重影响其正常使用性能，为此，将具有优良抗裂与阻裂性能的钢纤维混凝土用于FRP筋混凝土梁，可以有效限制其挠度与裂缝的发展。通过12根玄武岩纤维增强聚合物(BFRP)筋/钢筋钢纤维高强混凝土梁的受弯性能试验，研究了钢纤维体积率、受拉区钢纤维高强混凝土层厚度、BFRP筋配筋率对BFRP筋钢纤维高强混凝土梁裂缝分布与宽度的影响。结果表明，钢纤维的加入能够有效抑制BFRP筋高强混凝土梁的裂缝开展，减小裂缝间距、宽度和裂缝宽度差异性，当荷载为100 kN时，钢纤维体积率为0.5%~2.0%的钢纤维高强混凝土梁的裂缝宽度减小了25.22%~54.78%，裂缝宽度标准差减小了10.00%~68.18%；当受拉区钢纤维混凝土层厚度达到梁截面高度的57%时，其阻裂与限裂效果与全截面掺加钢纤维的效果接近，表明在受拉区中掺加钢纤维以限制BFRP筋混凝土梁裂缝的发展是经济可行的。基于试验和相关文献研究结果，提出了考虑钢纤维影响的BFRP筋钢纤维高强混凝土梁最大裂缝宽度的建议计算方法，该建议方法的计算值与试验值吻合良好。     

长期持荷后玄武岩纤维增强聚合物筋钢纤维高强混凝土梁在重复荷载下的变形性能

为了研究经历长期持荷后的玄武岩纤维增强聚合物(BFRP)筋钢纤维高强混凝土梁在重复荷载作用下的变形性能,进行了7根BFRP筋钢纤维高强混凝土梁的受弯试验,分析BFRP筋配筋率、钢纤维体积率以及加载水平等因素对梁的变形性能的影响。结果表明:经过10次卸载、加载循环后,受力BFRP筋与混凝土之间的黏结性能没有发生退化;荷载水平、钢纤维掺量及BFRP筋配筋率对BFRP筋钢纤维高强混凝土梁的加载-卸载挠度曲线及挠度恢复能力有不同程度的影响;BFRP筋钢纤维高强混凝土梁具有较高的变形恢复能力和良好的抗重复荷载性能。     

GFRP筋钢纤维高强轻骨料混凝土梁受弯性能试验研究

完成了9根配GFRP筋和1根配钢筋的高强轻骨料混凝土梁受弯性能试验,观察其破坏过程与破坏形态,分析了纤维掺量、纵筋类型、配筋率及纵筋直径等参数对试件承载能力、弯矩-跨中挠度曲线、裂缝宽度等受弯性能的影响,采用美国ACI 440.1R-15、中国GB 50608—2010和加拿大CSA S806-12、ISIS-M03-07等规范中的建议模型,通过开裂弯矩、承载力、挠度和裂缝宽度等参数评估了各国规范对该类构件的适用性。结果表明：随配筋率的增大,试件破坏模式依次表现为受拉破坏、平衡破坏和受压破坏,受压区破坏面贯穿骨料内部,较为光滑;掺入钢纤维能够有效抑制混凝土裂缝开展,延缓构件刚度退化,使开裂弯矩平均提高51.71%,承载力平均提高22.10%;增大GFRP筋配筋率能够提高构件刚度,但GFRP筋直径变化对试件变形及裂缝宽度无显著影响;GFRP筋梁开裂后刚度退化较配钢筋的对比试件迅速。各国规范计算结果表明：受拉破坏试件承载力计算结果较离散,且均偏于不安全;对于平衡破坏和受压破坏的试件预测结果均偏于保守,有足够安全储备。考虑轻骨料和钢纤维对构件刚度退化规律的影响,修正有效惯性矩并给出建议挠度计算模型,计算结果与试验结果吻合较好。     

钢筋钢纤维高强混凝土箍筋梁的剪切变形与延性研究

根据13根钢筋钢纤维高强混凝土梁的剪切破坏试验进行了梁的剪切变形和延性研究。本文首先分析了梁的破坏过程和钢纤维对梁的破坏形态的影响，然后分析了剪压区混凝土压应变和荷载-跨中挠度曲线与钢纤维体积掺率、配筋率、混凝土的强度等级和剪跨比的变化关系，最后参照受弯构件的延性分析，定义了梁剪切延性指标，定量地分析了钢纤维对梁剪切延性的影响。     

高强钢筋活性粉末混凝土简支梁刚度试验研究

在8根高强钢筋活性粉末混凝土简支梁受弯试验的基础上,通过改变试验梁的纵筋率、钢筋等级等因素,分析试验梁的承载性能和变形特点。结果表明,随着配筋率和钢筋等级的提高,试验梁的承载力和整体刚度也相应提高,延缓了纵筋进入塑性阶段的时间,有效约束裂缝的发展,降低梁在加载阶段的挠度。根据高强钢筋活性粉末混凝土梁自身受力特点建立抗弯刚度计算公式,并将计算值与试验值进行对比,结果表明两者吻合良好,可供高强钢筋活性粉末混凝土梁设计参考。     

高温后型钢再生混凝土梁的受剪性能试验研究

为研究高温后型钢再生混凝土梁的受剪性能,考虑再生粗骨料取代率、温度、混凝土强度等级3个变化参数,设计了17个试件进行不同高温后的静力加载试验。通过试验测试到不同高温型钢再生混凝土梁的物理及力学性能指标,并观察了该类梁高温后的受力破坏过程及形态,获取了其极限承载力以及受力破坏全过程的荷载-挠度曲线等重要资料,并分析了各变化参数对高温型钢再生混凝土梁的初始刚度、峰值荷载、延性系数及能量耗散的力学性能指标的影响规律。研究结果表明:随着温度的升高,型钢再生混凝土梁的质量变轻、初始刚度和峰值荷载降低,延性系数、能量耗散值则先减小再增大。取代率对各力学性能指标影响不大。随着混凝土强度的增大,初始刚度和峰值荷载增大,延性系数变小,能量耗散值基本不变。     

钢筋局部钢纤维高强混凝土板冲切挠度计算

根据钢筋局部钢纤维高强混凝土冲切板的试验结果,讨论了钢纤维体积率、钢纤维掺加范围和混凝土强度对试验板冲切变形的影响,建立了试验板开裂荷载及荷载—挠度曲线上升段挠度计算公式,并进行了数值计算.结果表明,钢纤维的掺入对钢筋高强混凝土板冲切变形性能的改善比较显著;试验板挠度计算值与试验值吻合较好.     

钢纤维体积率对高强混凝土断裂性能的影响

通过对相对切口深度为0.2、0.3、0.40、.5的钢纤维高强混凝土三点弯曲试验,研究钢纤维体积率对高强混凝土断裂性能的影响。结果表明:在相对切口深度为0.20、.3、0.4、0.5的条件下,随着钢纤维体积率的增大,钢纤维高强混凝土断裂韧度和断裂能均显著增加。通过对试验结果的统计分析,分别建立断裂韧度、断裂能与劈拉强度之间的关系式。     

不同纤维增强复合材料加固钢梁疲劳性能试验研究

对外贴高弹模碳纤维增强复合材料(高弹模CFRP)板、高强度CFRP板、钢丝-玄武岩纤维复合板(SBFCP)和焊接钢板等加固人工受损钢梁疲劳性能进行试验研究,分析不同材料加固对钢梁疲劳性能的影响,讨论钢梁疲劳加固效果的影响因素。试验结果表明:等拉伸刚度加固条件下,纤维增强复合材料加固钢梁的疲劳寿命总体上是未加固钢梁的3.33～5.26倍,而焊接钢板加固钢梁的疲劳寿命是未加固钢梁的1.74倍;与传统焊接钢板加固相比,纤维增强复合材料可以推迟钢梁裂纹的萌生,降低裂纹的扩展速率和钢梁的残余挠度,增加构件的疲劳寿命,改善构件的破坏模式,其中高弹模CFRP板加固效果最理想,而SBFCP加固性价比最高;加固材料和界面对疲劳性能有明显的影响。