采用带锚固板竖向钢筋的预应力混凝土T梁受剪性能研究

为推动桥梁预制梁的钢筋智能绑扎进程,提出采用锚固板竖向钢筋代替传统箍筋的网片式配筋方案。为研究该配筋形式对预应力混凝土T梁受剪行为的影响,针对抗剪钢筋形式、剪跨比等参数,设计4个缩尺梁抗剪试验,并使用ABAQUS有限元软件开展实体非线性仿真计算,对试件的预应力效应、抗剪承载能力、失效模式、混凝土受力特征及钢筋受力特征进行分析,结合压力场理论解释其抗剪承载性能的差异,并利用参数分析给出锚固板竖向钢筋的合理设计建议。研究结果表明：在1.0～2.6剪跨比条件下,与常规箍筋梁相比,锚固板竖向钢筋的配置对预应力混凝土T梁受剪开裂荷载及未开裂刚度影响很小,且具有相同的受剪破坏特征,但锚固板竖向钢筋梁具有较大的开裂后刚度及抗剪承载能力,其抗剪承载能力提高约10%,这主要因为锚固板钢筋梁具有更小的混凝土斜压杆倾角以及更大的斜压杆影响区域,且锚固板钢筋可以充分发挥其屈服强度,为充分利用锚固板的优良锚固性能,建议锚固板承压面积宜取钢筋截面积的4.5～8.0倍,锚固板钢筋的屈服强度宜取400～500MPa。     

与600 MPa钢筋混合配置的预应力筋应力增量的试验研究

通过配置600 MPa钢筋的无黏结部分预应力混凝土梁受弯试验,分析了无黏结预应力筋应力增量的发展规律及其影响因素,提出了配置600 MPa钢筋的部分预应力混凝土梁的无黏结预应力筋极限应力增量计算式。试验结果表明：中前期普通钢筋主要承受拉应力,预应力筋应力增量发展较为缓慢;当普通钢筋屈服后,预应力筋应力增量显著提高,从而保证600 MPa钢筋强度得以充分发挥。采用文中算式验算了69根试验梁的无黏结预应力筋极限应力增量,计算值与实测值较为接近,分析结果表明该算式计算准确性较好,适用范围合理。     

中等剪跨比高强钢筋活性粉末混凝土无腹筋梁抗剪性能试验研究

为了探究剪跨比对高强钢筋活性粉末混凝土(RPC)梁抗剪性能的影响,对中等剪跨比条件下,3根HRB500级钢筋活性粉末混凝土无腹筋简支梁进行抗剪性能试验研究,分析不同剪跨比对高强钢筋RPC梁受剪破坏形态、斜裂缝宽度、开裂荷载与极限荷载的影响。通过研究得出:高强钢筋RPC梁比普通混凝土梁传递剪力的能力和延性显著增强;临界斜裂缝倾角大小随剪跨比的增大而减小;开裂荷载与剪跨比大小无比例关系,极限荷载随剪跨比的增大而减小;基于桁架-拱模型无腹筋梁的抗剪承载力计算式,比较适用于高强钢筋RPC无腹筋梁抗剪承载力的计算。     

配置600MPa钢筋的无黏结部分预应力梁受弯性能试验研究

对5根无黏结部分预应力混凝土梁进行受弯性能试验,研究配置600 MPa钢筋的无黏结部分预应力梁的受弯性能。分析非预应力筋配筋率及混凝土强度等级对试验梁挠度、极限应力增量及抗弯承载力的影响。研究结果表明:增大非预应力筋配筋率可以提高无黏结部分预应力混凝土梁的抗弯承载力;配置600 MPa钢筋的无黏结部分预应力混凝土梁的极限承载力仍可用GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中推荐的算式进行计算;600 MPa钢筋的屈服强度设计值取520 MPa具有足够的安全储备。     

预应力高强混凝土有腹筋T形截面梁抗剪承载力试验研究

对8根预应力高强混凝土和1根普通混凝土有腹筋T形截面简支梁的抗剪强度进行了试验研究。观察了有腹筋T形截面梁在不同参数变化下梁的斜向裂缝开裂特点和破坏形态;结合清华大学21根预应力高强混凝土(fcu=62.7~84.3MPa)无腹筋和有腹筋简支梁的试验研究,综合分析了混凝土强度、剪跨比、预应力度(预压比)、配箍率和纵筋配筋率对抗剪强度的影响及变化规律,通过对66根混凝土强度变化范围为fcu=25.5~84.3MPa的非预应力和预应力混凝土梁回归统计分析,提出了适合于上述混凝土强度范围内、在集中荷载作用下简支梁(T形或I字形截面)抗剪承载能力的建议公式。     

预应力约束混凝土梁的研究分析

《混凝土结构设计规范》中仅考虑梁箍筋的抗剪作用,但采取适当的构造措施后,便可使受压区混凝土在箍筋和纵筋的约束下成为约束混凝土,混凝土强度及延性得到提高.此时,即使在拉区配置大量的钢筋也不会出现超筋梁的脆性破坏特征,因此纵筋的配筋率可以远大于规范规定的极限配筋率.纵筋的增加提高了构件的抗弯刚度及承载力,可获得更大的建筑使用空间.对约束混凝土构件施加预应力,充分发挥约束混凝土的特性和预应力钢筋的高强性能,进一步提升构件性能.这一新型结构构件形式,可应用于结构工程各领域.     

配置高强钢筋的UPC梁预应力筋极限应力增量试验研究

为了研究配置高强钢筋的UPC梁的预应力筋极限应力增量的影响因素,进行了9根UPC试验梁静载试验。试验结果表明,配置HRB500级非预应力钢筋的UPC梁的预应力筋极限应力增量随HRB500级非预应力筋配筋率的提高而降低;相对低强度等级的非预应力筋,HRB500级钢筋作为非预应力筋能提高UPC梁的预应力筋极限应力增量,且预应力筋为抛物线型布置的UPC梁的极限应力增量大于预应力筋直线型布置时的值;非预应力钢筋采用高等级钢筋时,按JGJ92-2004《无粘结预应力混凝土结构技术规程》给出的公式计算无粘结预应力筋极限应力增量值偏于安全。     

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。     

EXPERIMENTAL STUDY ON SHEAR BEHAVIOR OF BEAM WITH C100 CONCRETE AND HRBFS00 GRADE REBAR

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。     

600MPa级钢筋混凝土结构的研究综述

对近年的研究成果分析后发现,600MPa级钢筋配置于混凝土梁可以显著提高梁的受弯承载力,且梁的破坏特征较好;而在预应力梁中作为非预应力筋既能有效提高预应力筋的极限应力增量,减缓梁的刚度退化,又能充分发挥600MPa级钢筋的强度优势,提高构件的承载力;当配置于混凝土柱中作为箍筋时,能够显著提高柱的承载能力,且能提高混凝土柱的延性、滞回性能及耗能能力;相对于普通钢筋,配置600MPa级钢筋可以显著改善梁柱节点的破坏形态,提高承载力,延性及耗能能力;而600MPa级钢筋的粘结锚固的破坏特征及粘结应力分布与普通钢筋相近且锚固性能良好。     

波形钢腹板组合梁无黏结预应力筋应力增量研究

预应力波形钢腹板组合梁翼板内的无黏结预应力筋应力变化与梁上荷载之间存在显著的相关关系,因而无黏结预应力筋的应力增量可以通过截面配筋指标等相关参数建立回归公式。参数分析表明:对于受弯破坏的预应力波形钢腹板组合梁,影响翼板内无黏结预应力筋应力增量的主要参数为受拉翼板的钢筋屈服强度及配筋率、钢翼缘板屈服强度及面积、翼板混凝土强度以及混凝土翼板厚度与梁截面高度之比,而波形钢腹板的厚度及其屈服强度、预应力筋的初应力及预应力筋配筋面积、梁跨高比等参数影响很小。通过大量计算分析,建立了翼板内无黏结预应力筋应力增量与受拉翼板的钢筋屈服强度及钢翼缘板屈服强度的关系,并提出了预应力波形钢腹板组合梁屈服时预应力筋应力增量计算方法,计算结果精度较好。     

变预应力度混合配筋混凝土管桩受弯性能

为提高混合配筋预应力混凝土管桩的延性，采取降低预应力钢棒张拉应力及对高强热扎钢筋施加一定的张拉应力形成变预应力度混合配筋混凝土管桩。通过对4根变预应力度混合配筋混凝土管桩和1根传统混合配筋预应力混凝土管桩进行受弯性能试验和有限元分析，研究预应力钢棒和高强钢筋不同张拉控制应力对混合配筋混凝土管桩受弯性能的影响。试验和有限元分析结果表明：与传统PRC管桩的破坏形态类似，变预应力度混合配筋混凝土管桩仍属于受弯破坏；随着预应力钢棒预拉应力的降低(0.6f_ptk降至0.4f_ptk,f_ptk为钢棒抗拉强度标准值),管桩的位移延性系数逐渐增大(提高约32%),而对应的开裂弯矩逐渐减小，但对受弯承载力影响较小；随着高强钢筋预拉应力的增大(0.4f_yk增至0.8f_yk,f_yk为钢筋屈服强度标准值),管桩的位移延性系数随之增大(提高约为60%)。考虑预应力钢棒受拉区合力取值的影响，推导了变预应力度混合配筋混凝土管桩的受弯承载力计算式，计算值与试验结果的比值约为0.85,具有合...     

固化期间缓黏结预应力混凝土梁承载力的试验研究

为了探明固化期间缓黏结预应力混凝土梁的承载能力,制作了5根长3 300 mm、截面300 mm×400 mm的缓黏结预应力混凝土梁,每根梁直线布置3根缓黏结预应力钢筋,进行梁的抗弯承载力试验。首先将预应力混凝土梁分批次进行预应力钢筋张拉,然后分2批进行梁的承载力性能试验。在进行预应力钢筋张拉及承载力试验时采用邵氏硬度计测量试件缓黏结剂的固化程度。在抗弯承载力试验过程中,通过监测梁挠度、预应力钢筋两端的压力变化、裂缝分布等指标,探明预应力钢筋与混凝土之间的传力机理及梁的承载能力。结果表明:张拉时缓黏结剂固化程度对梁的开裂荷载影响较小,对极限荷载影响较大;缓黏结剂固化度低时,张拉的试件梁具有良好的力学性能;缓黏结剂未完全固化、预应力混凝土梁提前受荷时,其承载能力降低。     

预应力钢带加固混凝土梁斜截面开裂荷载及抗剪承载能力分析

预应力钢带加固钢筋混凝土梁能有效提高梁斜裂缝开裂荷载和斜截面抗剪承载能力。根据试验研究结果,首先分析预应力钢带加固混凝土梁斜截面破坏机理,并考虑预应力度、钢带应变不均匀系数对梁抗剪承载力的影响,并利用桁架模型推导了预应力钢带加固钢筋混凝土梁的抗剪承载力设计算式和实用计算式,同时进一步对预应力钢带加固钢筋混凝土梁应力状态进行计算分析,提出预应力钢带加固混凝土梁斜截面开裂荷载的计算公式。经与试验结果进行对比分析,所提出斜截面承载能力和开裂荷载的两套算式的计算结果均与试验结果吻合较好。     

腐蚀预应力混凝土梁抗剪性能试验

为研究预应力筋腐蚀对预应力混凝土梁抗剪性能的影响,设计制作了4片预应力混凝土梁,采用外加恒电流法对单侧弯剪区局部预应力筋进行了快速腐蚀,并对不同锈蚀程度混凝土梁进行了抗剪试验,分析了预应力筋腐蚀对梁开裂、变形、钢筋受力、破坏形态以及抗剪承载力的影响,并在试验基础上对锈蚀PC梁抗剪承载力计算方法进行了探讨。结果表明:相同剪跨比下预应力筋腐蚀对混凝土梁的破坏形态影响很小,但对构件裂缝发展影响较大,引起开裂荷载显著降低;开裂前,预应力筋腐蚀对其刚度影响较小;开裂后,腐蚀引起刚度退化较为明显;预应力筋腐蚀导致相同荷载下箍筋、纵筋应变增大,构件抗剪承载力退化;预应力筋腐蚀率为3.2%,7.9%,13.2%的混凝土梁抗剪承载力分别下降5.8%,9.1%,15.5%;考虑腐蚀预应力筋截面减小,采用《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)公式对PC梁抗剪承载力计算具有较高的计算精度。     

横向预应力混凝土梁预应力损失试验研究

通过横向预应力混凝土梁预应力损失的试验研究,考察了采用10.9级高强螺栓作为横向预应力筋时各项预应力损失的大小。得到以下主要结论:(1)管道摩擦预应力损失量占张拉控制应力的3%~5%;张拉端钢垫板变形、高强螺杆回缩和接缝压缩引起的预应力损失量占张拉控制应力的1%~3%;混凝土弹性压缩引起的预应力损失量占张拉控制应力的1%~3%;长期预应力损失占张拉控制应力的12%左右;(2)有限元分析结果表明每根高强螺栓张拉的影响范围大致为900mm;(3)提出了各项预应力损失的计算公式。     

500MPa细晶粒箍筋混凝土梁的斜裂缝宽度试验研究

通过对16根配置500MPa细晶粒箍筋、一根配置HRB400箍筋以及一根配置HRB600箍筋的混凝土梁在集中荷载下的受剪试验,分析了混凝土强度等级、配箍率、剪跨比、截面形式以及箍筋强度对配置高强箍筋混凝土梁斜裂缝宽度的影响。短期加载试验结果表明:将500MPa细晶粒钢筋的抗拉强度设计值取为420MPa,当斜裂缝长期荷载影响系数为1.25时,则混凝土梁斜裂缝宽度可以满足正常使用阶段斜裂缝宽度为0.2mm的限值要求。     

预应力CFRP片材抗剪加固钢筋混凝土T梁试验研究

针对外贴FRP片材抗剪加固钢筋混凝土梁存在材料利用率低、易发生剥离破坏等问题,开发了用于抗剪加固的CFRP片材预应力张拉和锚固系统,给出了相应的施工工艺和方法。为验证提出系统的有效性,进行了预应力CFRP片材抗剪加固钢筋混凝土T型截面梁试验。基于CFRP片材断裂的破坏模式,提出了预应力CFRP片材加固钢筋混凝土梁的抗剪承载力计算公式。结果表明,该文开发的预应力张拉和锚固系统能有效地对CFRP片材施加预应力,减少预应力损失。预应力CFRP片材抗剪加固梁均发生以受压区混凝土压碎为标志的受弯破坏模式,锚固装置能够确保CFRP片材在断裂之前不发生剥离破坏。预应力CFRP片材对混凝土梁斜裂缝的产生和发展有明显的抑制作用,加固后钢筋混凝土梁的抗剪承载力得到大幅提升。计算结果与试验值吻合较好,验证了加固梁抗剪承载力模型的有效性。     

某桥梁工程预应力张拉施工

深圳某工程跨河桥，上部结构为预应力空心板梁，每片25m，共76片，采用后张法预应力施工。预应力空心梁孔道采用预应力圆型和扁型金属波纹管的预埋方式，预应力钢筋采用1860MPa高强低松驰预应力钢绞线，锚具采用夹片锚具，采用螺旋筋及钢筋网片作为局部承压钢筋，张拉力情况按照图纸要求，预应力张拉应力为σcon1395N／mm^2。     

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。