基于修正压力场理论的钢纤维自密实混凝土梁受剪性能研究

为研究不同钢纤维掺量和配箍率对自密实钢筋混凝土梁受剪性能的影响,制作16个钢纤维自密实混凝土梁试件,对其进行了四点弯曲试验。根据试验得到荷载-位移曲线和破坏形态,对试件受剪承载力及纤维混凝土构件在剪切变形过程中能量吸收能力、峰值后继续承受荷载的能力、等效受剪强度进行了分析。结果表明：钢纤维的加入可以明显提高混凝土梁的受剪承载力与等效受剪强度。基于修正压力场理论提出了钢纤维混凝土梁的受剪承载力计算式,采用该式对试件的受剪承载力进行预测,并与Rilem TC 162-TDF以及 CECS 38:2004建议的纤维混凝土受剪承载力公式进行了对比。计算结果表明,该式计算的受剪承载力与试验结果比值的变异性较小,能较准确地预测纤维混凝土梁的受剪承载力,可用于纤维混凝土梁的受剪分析与设计。     

基于遗传算法的FRP筋混凝土梁抗剪承载力优化分析

《纤维增强复合材料建设工程应用技术规范》(GB 50608—2010)建议的FRP筋混凝土梁受剪承载力计算公式分析收集到的209根FRP筋试验梁(包括无箍筋梁和有箍筋梁)的抗剪承载力,对比各梁抗剪承载力的理论值与试验值表明,规范推荐的方法过于保守。为此,采用灰度关联法分析了影响FRP筋梁受剪承载力的主要因素,结果表明梁横截面宽度对FRP筋混凝土梁受剪承载力影响最大,其次分别为剪跨比、混凝土轴心抗拉强度等。据此,分析了规范公式未考虑剪跨比的影响,在此基础上,采用遗传算法对规范公式进行了相应修正,并利用上述209根梁的试验数据验证了修正后的抗剪承载力计算公式的合理性。计算结果表明,对于无箍筋梁,修正前后的试验值与理论值之比的均值由4.42变为1.52,对于有箍筋梁则由2.18变为1.52。     

集中荷载作用下钢筋混凝土无腹筋梁的受剪承载力分析

根据对国内外343根钢筋混凝土无腹筋梁在集中荷载作用下的试验数据,分别用混凝土轴心抗压强度fc、混凝土抗拉强度ft和fc建立了无腹筋梁受剪承载力平均值的计算公式;并对现行规范无腹筋梁受剪承载力的可靠度进行了分析;最后提出了用fc表达的钢筋混凝土无腹筋梁受剪承载力计算公式。     

钢纤维高强混凝土连梁抗剪试验研究

为了改善平行配置纵向受力钢筋和横向箍筋的高强混凝土连梁的抗剪性能,进行9根小跨高比钢纤维高强混凝土连梁(l/h≤2.5)和4根高强混凝土连梁的对比试验。考察了跨高比l/h、钢纤维体积掺率ρ_f、配箍率ρ_(sv)和加载方式对高强混凝土连梁的破坏形态和受剪承载力的影响。结果表明,以适量的钢纤维替代高强混凝土连梁中的部分箍筋,不仅可以提高连梁的受剪承载力,有效地防止混凝土保护层、斜裂缝面上和剪压区混凝土的酥裂和剥落,还能实现小跨高比高强混凝土连梁的破坏形态从脆性的剪切破坏到延性的弯曲破坏的转化。参照《纤维混凝土结构技术规程》CECS 38:2004中钢纤维混凝土箍筋梁受剪承载力的计算模式,给出低周反复荷载作用下(l/h≤2.5)和静载作用下的钢纤维混凝土连梁受剪承载力计算公式。     

钢筋钢纤维增强部分混凝土梁受剪承载力的实用设计方法

根据钢筋混凝土理论,推导出钢筋钢纤维增强部分混凝土梁受剪承载力的下限计算公式,并结合钢筋钢纤维增强部分混凝土梁斜截面受剪承载力的试验研究成果,提出了满足可靠度要求的受剪承载力的设计公式。该公式和新规范规定的钢筋混凝土梁的计算公式相衔接,可用于实际工程设计,且结果偏于安全。     

钢筋钢纤维混凝土牛腿受剪承载力试验研究

根据12根钢筋钢纤维混凝土牛腿受剪试件的试验结果,讨论了钢纤维体积率、剪跨比、钢纤维混凝土强度对钢筋钢纤维混凝土牛腿斜截面破坏形态和受剪承载力等的影响,建立了钢筋钢纤维混凝土牛腿受剪承载力的计算模型,给出了与钢筋混凝土牛腿计算公式相衔接的钢筋钢纤维混凝土牛腿受剪承载力的计算公式,并进行了数值计算。结果表明,钢纤维对钢筋混凝土牛腿斜截面破坏形态影响较小,但能够提高牛腿的延性。随钢纤维体积率和钢纤维混凝土强度的增加,钢筋钢纤维混凝土牛腿的斜截面受剪承载力逐渐提高,随剪跨比的增大,受剪承载力随之降低。数值计算时,以达到钢纤维混凝土抗剪强度为破坏标准来控制迭代收敛,计算结果与试验结果吻合较好。     

钢筋超高性能混凝土梁受剪性能细观分析

为了研究钢筋超高性能混凝土(UHPC)梁的受剪破坏机理，对8根UHPC梁进行了受剪性能试验，设计变量包括钢纤维掺量、剪跨比、纵筋配筋率和箍筋间距。结果表明：钢纤维桥接作用能够显著提高UHPC梁受剪承载力，限制裂缝发展，减小裂缝间距；随着剪跨比增大，受剪承载力减小但变形能力增强；随着配箍率增大，受剪承载力提高，且增设箍筋能够显著改善UHPC梁峰值荷载后的受剪性能，减小斜裂缝宽度和长度；掺入钢纤维和增设箍筋均能够减小斜向变形(垂直于支座与加载点连线方向的混凝土变形),提高UHPC梁开裂后刚度。结合UHPC梁剪切受力特点，分别确定了临界剪切裂缝界面钢纤维、纵筋销栓作用、剪压区混凝土和箍筋等对受剪承载力的贡献，建立了UHPC梁细观多参数受剪承载力计算式。采用该计算式与5种常用计算式对收集的102根UHPC梁受剪承载力进行预测，发现采用细观多参数受剪承载力计算式的预测值与试验结果吻合较好，进而分析了常用设计参数对受剪承载力的影响规律，发现当剪跨比增大时，剪压区混凝土的受剪承载力会显著减小；纵筋销栓作用和临界剪切裂缝界面钢纤维的受剪承载力均随纤维特征值的增大而提高。     

韧性对钢纤维自密实混凝土梁受剪性能的影响

为研究弯曲韧性对不同配箍率钢纤维自密实混凝土梁受剪性能的影响,分别对24个弯曲韧性试件与16根钢纤维自密实混凝土梁式构件进行了弯曲试验.根据荷载-位移曲线以及韧性参数,分析了弯曲韧性对梁式构件受剪破坏形态和承载力的影响.结果表明:加入钢纤维可以提高自密实混凝土梁的受剪承载力,同时还可以改善梁的破坏形态;建立了基于弯曲韧性的受剪承载力计算模型,该模型预测值与试验结果较为接近,可用于钢纤维自密实混凝土梁的受剪计算.     

钢纤维高强混凝土二桩承台受剪性能及承载力计算

为研究钢纤维高强混凝土二桩承台的受剪性能，进行了12个钢纤维高强混凝土二桩承台受剪试验，变化参数包括承台有效厚度、钢纤维体积率、配筋率和混凝土强度等级。结果表明：承台发生剪切破坏；随着承台有效厚度和钢纤维体积率的增加，承台受剪承载力显著提高；底部纵向受力钢筋配筋率在0.39%～1.18%范围内增大及采用钢纤维高强混凝土可提高承台刚度和承载力。在此基础上，分析了钢纤维高强混凝土二桩承台受剪机理，基于修正压力场理论，考虑钢纤维在高强混凝土裂缝处的应力传递，提出了钢纤维高强混凝土二桩承台受剪承载力计算公式。与JGJ/T 465—2019《钢纤维混凝土结构设计标准》中给出的计算公式进行对比，文中计算公式计算值与试验结果吻合更好。     

基于MCFT理论的钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪性能计算方法

在分析钢筋钢纤维混凝土梁柱节点破坏特征及受剪机理的基础上,将裂缝处乱向分布钢纤维的作用等效为钢纤维有效拉应力。基于修正压力场理论(MCFT),建立了钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪性能的计算模型,分析了钢纤维体积率和节点核心区水平配箍率对受剪承载力的影响。结果表明,随钢纤维体积率和水平配箍率的增加,节点受剪承载力均有提高,但钢纤维体积率的影响较水平配箍率小。最后,提出了与普通钢筋混凝土梁柱节点受剪承载力计算公式相衔接的钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力简化计算公式。     

钢筋钢纤维增强部分混凝土梁正截面抗裂计算方法研究

在钢筋钢纤维增强部分混凝土梁试验研究的基础上 ,结合理论分析 ,探讨钢纤维对正截面抗裂的影响 ,研究与普通钢筋混凝土计算理论相衔接的钢筋钢纤维增强部分混凝土梁正截面抗裂的计算方法 ,提出相应的计算公式。     

钢纤维高强混凝土梁斜截面受力性能试验研究

根据 1 7根钢纤维混凝土强度等级为CF65～CF90的钢纤维高强混凝土无腹筋梁的受力性能试验结果 ,分析了钢纤维体积率变化对钢纤维高强混凝土梁裂缝分布形态及破坏特征的影响规律 ,验证了钢纤维对高强混凝土梁裂缝发生与发展的有效约束作用及对斜截面破坏形态的改善作用。经过统计分析 ,提出了钢纤维高强混凝土梁斜截面抗裂和斜截面承载力计算方法 ,供修订《纤维混凝土结构技术规程》参考。     

预应力钢纤维混凝土梁斜截面承载力试验和计算方法

根据２５根预应力钢纤维混凝土无腹筋梁和 ２５根预应力钢纤维混凝土配箍筋梁的试验结果,分析 了预应力、剪跨比、钢纤维含量特征值及配箍特征值等变化对预应力钢纤维混凝土梁斜截面破坏形态和斜截面 承载力的影响规律,提出了预应力钢纤维混凝土无腹筋梁和预应力钢纤维混凝土配箍筋梁的斜截面承载力计算 方法。该成果可作为《钢纤维混凝土结构设计与施工规程》增订相应条款的研究基础,并可供实际工程设计应 用参考。     

钢筋钢纤维增强部分混凝土梁刚度试验研究

在钢筋钢纤维增强部分混凝土梁试验研究的基础上,探讨了仅在受拉区加入钢纤维对钢筋混凝土梁受力性能及刚度的影响,并结合现行规范（GBJ10—89）中关于刚度的计算理论,提出了与普通钢筋混凝土梁和钢筋全截面钢纤维混凝土梁刚度计算相衔接的钢筋钢纤维增强部分混凝土梁刚度的计算方法和相应的计算公式。     

配筋钢纤维混凝土梁正截面抗裂计算

通过对试验结果的统计分析 ,研究了钢纤维类型和钢纤维含量特征值对钢筋钢纤维混凝土和预应力钢纤维混凝土梁正截面抗裂弯矩的影响规律 ,分析了钢纤维对混凝土抗拉强度的增强效应与钢纤维对梁正截面抗裂度的增强效应之间的相关关系。提出了配筋钢纤维混凝土梁正截面抗裂弯矩计算建议 ,供修订我国的《纤维混凝土结构技术规程》及工程设计与施工参考     

钢筋超高性能混合纤维混凝土梁力学性能试验研究

超高性能纤维混凝土具有高强度（抗压、抗拉）、高延性和高耐久性的优势,但其抗拉强度仍远低于抗压强度。将端钩型和哑铃型钢纤维按不同比例混合,采取自密实成型和常温标准养护方法,试验研究了配置440MPa纵向钢筋的超高性能纤维混凝土梁。通过12根梁的静载试验,研究了钢纤维体积率为2.0%和2.5%时,不同纤维混合比例的钢筋超高性能纤维混凝土梁的力学性能。试验结果表明：加入钢纤维后梁的极限荷载和延性显著提高;在纤维体积率2.0%时,钢筋超高性能纤维混凝土梁比配筋相同的钢筋混凝土梁承载力提高20%~41%,延性系数提高3.9~6.7倍。钢筋端钩纤维混凝土梁的承载力和延性较钢筋混凝土梁分别提高39%和5.1倍,钢筋哑铃纤维混凝土梁的承载力和延性分别提高20%和3.9倍;钢筋混合纤维混凝土梁的承载力介于钢筋端钩和钢筋哑铃纤维混凝土梁之间。参照现行规范提出了钢筋超高性能纤维混凝土梁正截面极限弯矩的计算方法,计算结果与试验结果吻合较好。图11表6参17     

钢筋超高性能混合钢纤维混凝土梁受剪性能研究

自密实超高性能钢纤维混凝土具有高强、高韧、高流动性和高耐久性的优势,但其抗拉强度仍远低于抗压强度。通过静力加载试验,研究超高性能纤维混凝土梁的抗弯性能,以及配置550 MPa受拉纵筋时超高性能钢纤维混凝土无腹筋梁,在剪跨比分别为2.5、3时的受剪性能。试验梁的钢纤维体积率为2%,其中超细钢纤维和端弯钢纤维以3∶1比例混合,基体混凝土强度大于C100的强度,梁试件采取自密实成型和常温标准养护方法。试验结果表明:与无钢纤维混凝土梁相比,混合钢纤维超高性能混凝土梁的极限荷载和延性得到明显改善。无腹筋梁的初裂荷载提高了25%～180%、裂缝宽度0.2 mm时的荷载提高了73%～183%、极限荷载提高了68%～317%、延性提高了3.2倍～4.4倍。     

钢筋钢纤维高强混凝土梁疲劳试验研究及刚度计算

通过1根钢筋高强混凝土梁和12根钢筋钢纤维高强混凝土梁的静载及等幅疲劳试验,分析静载和疲劳荷载作用下钢筋钢纤维高强混凝土梁挠度和刚度变化规律,以及疲劳应力比、钢纤维类型、钢纤维体积率、钢纤维掺入截面高度和混凝土强度等对钢筋钢纤维高强混凝土梁挠度的影响。结果表明：在钢筋高强混凝土梁中掺加钢纤维能有效限制梁刚度的退化,显著提高梁的抗弯刚度,减小梁的跨中挠度,使静载和疲劳荷载作用下梁的跨中挠度分别降低了19.0%~69.1%和15.0%~61.0%。在试验研究的基础上,通过理论分析修正了静载作用下钢纤维影响梁短期刚度的系数,提出了考虑疲劳次数和钢纤维含量特征值影响的钢筋高强混凝土梁疲劳刚度的计算方法,并将计算结果与试验结果进行了对比,两者符合较好。     

钢纤维混凝土无腹筋梁抗剪强度的回归分析

通过对大量试验结果的回归分析 ,总结了剪跨比、混凝土强度、钢纤维含量和纵筋配筋率对钢纤维混凝土无腹筋梁抗剪强度的影响 ,并指出这些因素在影响程度上的不同 .分析结果表明 ,剪跨比对钢纤维混凝土无腹筋梁抗剪强度的影响最大 .提出了预测钢纤维混凝土无腹筋梁抗剪强度的回归计算公式 .