非连续级配再生粗骨料自密实混凝土梁受力性能试验研究

为了研究非连续级配自密实再生混凝土梁的受力性能,设计并制作了6根非连续级配自密实再生混凝土梁试件,并对其进行静力单调加载试验,观察不同再生骨料取代率下不同强度非连续级配自密实再生混凝土梁的破坏过程及破坏形态,绘制出荷载-变形、荷载-应变等关系曲线,分析了再生粗骨料取代率对试件极限承载力的影响;采用规范公式计算试件极限承载力和刚度并与试验值进行对比分析。结果表明:非连续级配自密实再生混凝土梁与普通混凝土梁的破坏过程和形态相似;再生粗骨料取代率对于最终跨中挠度的大小并没有明显的影响;混凝土规范方法可适用于非连续级配自密实再生混凝土梁的极限承载力及短期刚度计算。     

高温后型钢再生混凝土梁的受力性能及承载力计算

为了研究高温后型钢再生混凝土梁的受力性能,以温度、再生粗骨料取代率和剪跨比为变化参数,设计32个试件进行高温后的静力加载试验,观察了高温后试件的外观变化和受力破坏形态,获取其荷载-挠度曲线、截面应变分布和极限承载力等重要参数,分析了各变化参数对高温后型钢再生混凝土梁力学性能的影响,并探讨了其极限承载力计算方法。研究结果表明：高温后型钢再生混凝土梁的表面颜色由灰色变暗黄、表面龟裂,受力破坏形态与常温下基本相同;随温度的升高,试件的极限承载力和刚度逐渐降低,延性变差;再生粗骨料取代率的变化对试件的承载力和刚度影响不大,但对延性有一定的影响;随着剪跨比的增大,试件的承载力和刚度降低,延性却更好。     

再生混凝土梁剪扭复合受力性能试验研究

为研究再生混凝土梁的剪扭复合受力性能,以扭剪比和再生粗骨料取代率为试验参数,通过自行设计加载装置进行了7根再生混凝土梁的静力加载试验,观察试件的受力过程和破坏形态,分析不同设计参数对试件剪扭复合受力性能的影响。研究结果表明:再生混凝土梁的破坏形态与普通混凝土梁相近,随着扭剪比的增加,试件的破坏形态逐渐由受剪破坏向受扭破坏过渡;随着再生粗骨料取代率的增加,再生混凝土梁的初始抗扭刚度和开裂荷载均有所降低,同时破坏时的脆性特征明显,但承载力降幅不大;GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中公式可用于计算再生混凝土梁剪扭复合承载力。     

高温下再生混凝土梁受剪性能试验研究

对9根不同再生骨料取代率的再生混凝土梁试件进行了常温和标准升温条件下的受剪试验,研究再生粗骨料取代率和初始荷载比等对试件的破坏特征、耐火极限、温度场分布和变形性能等的影响。利用ABAQUS有限元分析软件分别进行试件的温度场分析和顺序热-应力耦合全过程分析,并提出高温下再生混凝土梁受剪承载力理论计算方法和设计计算式。研究结果表明:高温下再生混凝土梁的剪切破坏特征与普通混凝土梁相似,但再生骨料取代率越大,火灾试验后试件表面混凝土的剥落程度越明显;试件的耐火极限随再生粗骨料取代率的增大而提高,随初始荷载比的增大而降低,再生混凝土梁的耐火极限受初始荷载比的影响比普通混凝土梁低;再生粗骨料取代率越大,相同时刻试件内部测点的温度越低,箍筋温度也越低,再生混凝土梁比普通混凝土梁具有更好的耐火性能;在火灾试验末期,随着再生粗骨料取代率的增加,试件的变形增长速率逐渐减小,说明高温下再生混凝土梁斜截面破坏时的延性比普通混凝土梁好;有限元分析结果与试验结果吻合较好;提出的高温下再生混凝土梁受剪承载力理论计算方法和设计计算式均具有可行性,能够分别满足试验和工程设计的要求。     

再生混凝土梁抗弯承载力计算适用性研究

通过对3组15个不同再生粗骨料取代率、配筋率的梁在集中荷载作用下进行抗弯性能试验研究,分析再生骨料取代率对再生混凝土梁满足平截面假定、挠度变形、裂缝宽度以及极限承载力等方面的影响,同时对现行GB 50010—2002《混凝土结构设计规范》中混凝土正截面极限承载力计算公式计算再生混凝土梁极限承载力的适用性进行探讨。研究结果表明:在同级荷载作用下,再生混凝土梁较天然混凝土梁裂缝开展快、裂缝最大宽度大、抗弯刚度降低快;在逐级加载过程中无论再生粗骨料取代率大小,再生混凝土梁正截面混凝土应变变化仍满足平截面假定要求;按现行规范公式计算再生混凝土梁的极限承载力是可行的,但缺少相应的再生骨料取代率影响因子,针对此问题提出建议公式与调整系数,并通过数据分析证明其满足基本要求。     

型钢部分包裹再生混凝土偏心受压短柱(强轴)受力性能试验研究

为了研究型钢部分包裹再生混凝土短柱(强轴)的偏心受压性能,设计了6个试件并进行静力加载试验,不同试件的主要变化参数为再生粗骨料取代率、偏心率。通过试验获得了试件的破坏形态、承载力、荷载-挠度曲线、荷载-应变曲线,采用国外相关规范的计算方法对型钢部分包裹再生混凝土短柱(强轴)的偏心受压承载力进行计算,并与试验结果进行了对比分析。研究结果表明:试件的极限承载能力随着再生粗骨料取代率和偏心距的增大而减小;根据规范ANSI/AISC 360-10计算的型钢部分包裹再生混凝土短柱(强轴)的偏心受压承载力与试验结果较为吻合。     

型钢再生混凝土梁受弯性能试验及承载力计算

为了研究型钢再生混凝土(SRRAC)梁的受力性能,设计6个试件进行静力加载试验,考虑了再生粗骨料取代率和混凝土强度等级两个变化参数。通过试验,观察了该类梁的裂缝形态和破坏特征,获取其受力破坏全过程荷载-挠度曲线、截面的应变分布、极限承载力等重要参数;深入分析了再生粗骨料取代率、混凝土强度对型钢再生混凝土梁受力性能的影响规律;基于试验数据,探讨了型钢再生混凝土梁的正截面承载力计算方法。研究结果表明:再生粗骨料取代率对型钢再生混凝土梁的承载能力有一定的影响,随着取代率的增加,型钢再生混凝土梁的承载力有所提高,提高的幅度为5.95%¹7.63%;受力过程中截面的应变分布符合平截面假定,型钢再生混凝土梁具有良好的承载能力和变形性能。最后,提出了型钢再生混凝土梁正截面极限承载力计算方法,研究结果可供相关科学研究和工程应用参考。     

高温后方钢管再生混凝土偏压柱受力性能试验

对9个方钢管再生混凝土偏压柱在火灾(高温)处理后再进行静力单调加载试验,考察再生粗骨料取代率、最高恒温温度2个变化参数,对试件极限承载力、刚度、位移延性和耗能能力的影响,得到试件受力的全过程和试件破坏形态,获取了极限承载力、荷载-变形曲线、截面应变分布等数据。研究结果表明:高温后方钢管再生混凝土偏压柱受力破坏过程和形态与普通钢管混凝土相似,均经历了弹性阶段、屈服阶段和破坏阶段;温度对方钢管再生混凝土偏压柱的力学性能有显著影响,随着温度的升高,试件的极限承载力、抗压刚度明显降低;而再生粗骨料取代率的变化对试件的力学性能影响不大。     

钢筋再生混凝土楼板的承载性能试验研究

为了研究钢筋再生混凝土楼板的力学性能,共设计了6个试件,其中3个单向板和3个双向板,主要以再生粗骨料取代率为变化参数,取代率分别为0%,50%,100%。通过对两类楼板进行抗弯试验,观察试件的破坏形态、获取了试件受力的全过程曲线、跨中挠度发展情况及构件的极限承载力等重要数据,并分析再生粗骨料取代率对单向板和双向板的影响,利用相关规范的计算方法对再生混凝土楼板承载能力进行计算,并与试验实测结果进行对比。试验结果表明:不同骨料取代率的楼板破坏形态相似;在混凝土出现裂缝前,随着荷载的增加,楼板的挠度基本呈线性增大;当混凝土开裂后,钢筋再生混凝土楼板的挠度增大有突变;钢筋再生混凝土单向板的刚度比钢筋普通混凝土单向板好,双向板则相反;钢筋再生混凝土楼板与钢筋普通混凝土楼板相比,两者开裂荷载较为接近,但钢筋再生混凝土楼板有极限承载力高的优点。研究结果可为钢筋再生混凝土板构件的进一步研究和推广应用提供参考。     

足尺再生混凝土柱小偏压受力性能试验研究

再生混凝土柱受压性能是再生混凝土框架抗震设计的关键。进行了3个足尺再生混凝土柱试件小偏心受压性能试验,采用单向重复加载。各试件纵筋及箍筋配筋相同,3个试件粗骨料取代率分别为0,50%,100%,细骨料为普通砂,粗骨料取代率0的试件为普通混凝土试件。分析了各试件的破坏形态、承载力、刚度、延性、混凝土应变、钢筋应变。研究表明:小偏心受压下,再生混凝土柱的损伤过程及破坏形态与普通混凝土柱类似,两个再生混凝土试件承载力与普通混凝土试件接近,刚度略小于普通混凝土试件,粗骨料取代率50%的试件延性较好,粗骨料取代率100%的试件延性与普通混凝土试件相当,可近似参照现行规范进行再生混凝土柱小偏心受压承载力设计。     

再生混凝土梁受弯性能试验研究

对再生混凝土梁进行受弯性能试验后发现,当再生粗骨料(RCA)取代率(质量分数)为40%,70%和100%时,再生混凝土梁极限承载力较普通混凝土梁分别降低了1.5%,4.1%和10.6%;随着再生粗骨料取代率的增加,再生混凝土梁下部根状裂缝数目增多、间距减小.研究表明:平截面假定适用于再生混凝土梁,再生混凝土梁的破坏形态及承载力-挠度曲线与普通混凝土梁相似;现行规范中开裂弯矩公式、极限承载力公式和挠度计算公式不适用于再生混凝土梁,建议将挠度计算值乘以1.3,开裂弯矩和极限承载力计算值乘以与再生粗骨料取代率相关的修正系数.     

钢纤维再生混凝土T形梁抗剪性能试验研究

为研究再生混凝土T形梁的抗剪性能,以再生骨料取代率、钢纤维体积率、配箍率和剪跨比为参数设计了5个再生混凝土T形梁。通过单调加载试验,对再生混凝土T形梁的破坏特征、承载力、变形能力以及钢筋应变结果进行了研究,并基于现有规范和试验数据对各试件的峰值承载力计算方法进行了研究。结果表明,梁的抗剪承载力受再生粗骨料的影响较小,但再生粗骨料的使用会降低梁的刚度及变形能力,使梁的剪切脆性破坏特征更为明显;掺加钢纤维或增大配箍率均可以提高梁的承载力和变形能力,有效改善再生混凝土梁的剪切脆性破坏情况;试件的承载能力随剪跨比的减小而增大,但其变形能力随之降低;修正方法得到的抗剪承载力计算值与试验值相比误差较小,可为再生混凝土梁的抗剪设计提供参考。     

钢管再生混凝土轴压长柱试验研究及力学性能分析

设计5个圆钢管再生混凝土长柱和5个方钢管再生混凝土长柱,对其进行轴压静力单调加载试验,考虑截面形式、再生粗骨料取代率、长细比3个变化参数,观察试件受力的全过程和破坏形态,得到试件屈服应变、峰值变形、承载力等重要特征点数据,绘制出荷载-变形、荷载-应变、轴压刚度-变形等关系曲线,并分析变化参数对试件承载力的影响规律,采用相关规程计算2种截面形式的钢管再生混凝土轴压长柱的承载力以及在正常使用极限状态下的刚度。试验研究和计算结果表明：钢管再生混凝土轴压长柱受力过程均经历了弹性阶段、屈服阶段和破坏阶段,破坏形态主要有材料强度破坏和弹塑性失稳破坏;再生粗骨料取代率对钢管再生混凝土轴压长柱的承载力影响不大;长细比对圆钢管再生混凝土试件承载力影响较大,随长细比的增加,试件的承载力逐渐降低,而对方钢管再生混凝土试件承载力影响较小。基于计算结果,给出了2种截面形式的钢管再生混凝土轴压长柱的承载力及轴压刚度的设计建议。研究结果可为钢管再生混凝土结构的进一步研究和推广应用提供参考。     

高温后圆钢管再生混凝土偏压柱力学性能研究

为研究高温后圆钢管再生混凝土柱偏压力学性能的退化规律,考虑温度作用场、再生粗骨料取代率2个变化参数,对9个设计的圆钢管再生混凝土柱试件进行高温后的偏心受压加载试验。观察其受力破坏过程及形态,获取受力全过程的荷载-位移曲线、荷载-应变曲线、极限承载力等数据,并分析温度和取代率对高温后圆钢管再生混凝土偏压柱承载力、刚度退化、位移延性、耗能等力学性能指标的影响。结果表明:高温后钢管再生混凝土偏压柱的破坏过程和形态与常温试件相似,具有承载力高、变形性能好的特征;随着温度的升高,钢管再生混凝土偏压柱的极限承载力和初始刚度显著降低,随着取代率的变化,钢管再生混凝土偏压柱的承载力、刚度、位移延性、能量耗散等力学性能指标变化不大。     

钢筋再生混凝土柱受压承载力试验研究

为了研究钢筋再生混凝土柱的受压性能,设计6个试件进行轴心受压和偏心受压加载试验,考虑再生粗骨料取代率、相对偏心距、配箍率三个变化参数。通过试验观察试件受力破坏过程及形态,获取截面应力分布、变形和极限承载力等重要参数;并分析各变化参数对再生混凝土柱承载性能的影响规律。结果表明:钢筋再生混凝土柱受力破坏过程及形态与普通钢筋混凝土柱相似,均表现为混凝土的压碎;偏心距对试件的极限承载力影响明显,随着相对偏心距的增大,试件的极限承载力逐渐减小,而再生粗骨料取代率对其承载力的影响不显著;采用普通钢筋混凝土的强度计算方法计算钢筋再生混凝土柱轴心受压强度时,试验值比计算值小,偏于不安全,而计算偏心受压强度时,试验值比计算值大。     

再生混凝土梁受弯性能试验研究

通过试验比较了4根再生混凝土梁和1根天然混凝土梁在集中荷载作用下的抗弯性能,分析了再生骨料取代率对再生混凝土梁承载力、抗裂度、变形以及裂缝宽度等方面的影响,并对现行《混凝土结构设计规范》中混凝土正截面极限承载力公式对再生混凝土梁极限承载力计算的适用性进行探讨。研究结果表明:在同级荷载作用下再生混凝土梁较天然混凝土梁裂缝开展快、裂缝最大宽度大,抗弯刚度降低快;在逐级加载过程中无论再生骨料取代率大小,再生混凝土梁正截面应变变化仍满足平截面假定要求;按现行规范公式计算再生混凝土梁的极限承载力安全可行但安全储备有所减小。     

取代率对圆钢管型钢再生混凝土组合短柱轴压性能影响研究

为研究再生粗骨料取代率对圆钢管型钢再生混凝土组合短柱轴压性能的影响,设计制作了5个组合短柱试件。通过轴心受压试验,观察组合短柱试件的受力全过程及破坏形态,获取了试件荷载-位移及荷载-应变曲线,分析再生粗骨料取代率对组合短柱承载力、刚度、延性、损伤及耗能等各项力学性能指标的影响。结果表明:在轴向荷载作用下,型钢首先发生屈服,组合短柱最终由于钢管外鼓屈曲而破坏;随着再生粗骨料取代率的增加,试件承载力逐渐降低,刚度退化较缓慢,损伤度呈现递增的趋势;延性及耗能能力增大,试件表现出较好的变形能力。综合分析建议再生粗骨料取代率取为70%。     

高温后方钢管再生混凝土轴压短柱的受力性能研究

为研究高温后方钢管再生混凝土短柱的轴心受压承载性能,以再生粗骨料取代率和温度为变化参数,设计了24个试件进行轴心受压加载试验,观察高温后方钢管再生混凝土轴压短柱的受力过程及破坏形态,获取其应力-应变曲线、极限承载力等重要数据,并分析再生骨料取代率、温度对该类新型组合构件轴压性能的影响规律;最后对高温后方钢管再生混凝土轴压短柱的极限承载力计算方法予以探讨。试验结果表明:随温度的升高,高温后试件的极限承载力和弹性刚度整体上均呈降低之势,延性系数和耗能均先减后增;随再生骨料取代率的增大,高温后试件的极限承载力降低,弹性刚度先增后减,延性系数和耗能均呈增长之势。     

高温后型钢再生混凝土梁受弯试验及承载力计算

为揭示高温后型钢再生混凝土(SRRAC)梁的受弯破坏机理,以高温温度和再生粗骨料取代率为变化参数对12个试件进行不同温度作用后(20,200,400,600℃)的静力单调加载试验,观察并获得不同温度后试件的外观变化以及受力破坏过程和形态,获取了荷载-挠度曲线、截面应变分布和极限荷载等重要信息,然后对各变化参数对试件力学性能的影响进行分析。结果表明:高温后型钢再生混凝土梁的受弯破坏形态与常温下基本相同,表现为弯曲破坏、黏结破坏和斜压破坏三种。高温后型钢再生混凝土梁仍具有较好的后期变形性能,但600℃高温后,梁抗弯承载力下降明显,且全再生混凝土梁承载力下降幅度最大。最后给出了高温后型钢再生混凝土梁剩余抗弯承载力的计算方法。     

掺锂渣再生粗骨料混凝土梁变形性能试验研究

为分析掺锂渣再生粗骨料混凝土梁的变形性能,设计并制作了9根不同锂渣掺量及不同再生粗骨料取代率的试验梁,对其抗弯变形性能进行分析。结果表明:掺锂渣再生粗骨料混凝土梁受弯过程大致满足平截面假定。锂渣和再生粗骨料都可以提高梁试件的正常使用极限荷载,且锂渣对其影响更明显。梁试件跨中挠度随锂渣掺量的增加而减小,随再生粗骨料取代率的增加而先减小后增大。现行规范中关于正常使用极限荷载和挠度验算的相关规定和公式适用于掺锂渣再生粗骨料混凝土受弯梁,且计算偏于安全。