腹筋对轻骨料混凝土深受弯构件受剪性能及尺寸效应影响的试验研究

完成对称集中荷载作用下的8根轻骨料混凝土深受弯构件及2根普通混凝土深受弯构件受剪性能试验,分析了腹筋配筋率及截面高度对破坏过程及形态、荷载 跨中挠度曲线、特征荷载、斜裂缝发展趋势、纵筋及腹筋应变等的影响机制与规律,重点明确了腹筋对深受弯构件抗剪承载力及尺寸效应影响的作用机理。为合理量化腹筋在传力机制中的贡献,建立以腹筋作为竖向拉杆的改进拉-压杆模型(STM),结合对典型压杆有效系数模型的分析和评价,验证了改进STM的有效性。试验结果表明：试件主要发生剪压破坏,其破坏形态与截面高度无关,腹筋可有效约束混凝土剥落;随腹筋配筋率增大,名义开裂/极限强度呈增大趋势,而最大斜裂缝宽度随之降低;腹筋可在抵抗斜截面内部分拉应力的同时对压杆形成有效侧向约束,削弱尺寸效应影响。计算结果表明：与简化STM相比,改进STM能够合理反映腹筋配筋率对受剪承载力的影响,基于ACI 318.19压杆有效系数的改进STM的预测值与试验值吻合良好。     

BFRP筋再生混凝土无腹筋梁开裂荷载试验研究

通过对9根BFRP筋再生混凝土无腹筋梁的抗剪性能试验,研究了BFRP筋配筋率、剪跨比、截面高度和混凝土抗压强度对开裂荷载的影响。试验表明:BFRP筋再生混凝土梁的开裂荷载随着剪跨比的增大而逐渐减小;一定范围内,提高再生混凝土抗压强度、BFRP筋配筋率和截面高度能增大试验梁的开裂荷载。将试验梁的开裂荷载试验值与三种不同开裂荷载计算方法得到的理论值进行比较分析,得出当前的开裂荷载计算方法已经不再适合BFRP筋再生混凝土无腹筋梁开裂荷载的计算。     

配筋率对高强钢筋UHPFRC梁抗剪性能的影响

为了研究HRB500级高强钢筋超高性能纤维混凝土简支梁的抗剪性能,通过改变纵向受力钢筋配筋率和剪跨比,对6根在集中荷载下的UHPFRC简支梁进行受剪破坏试验,对比分析不同剪跨比下配筋率对试验梁破坏形态、斜裂缝宽度、开裂荷载和极限荷载等的影响。研究结果表明:在试件的加载过程中,试验梁的腹剪斜裂缝发展成临界斜裂缝;纵筋率对试验梁的破坏形态有一定影响,对斜裂缝的开展有一定的抑制作用;随着纵筋率的提高,开裂荷载增大,斜裂缝宽度在相同荷载下减小,主斜裂缝的倾角减小。     

无腹筋玄武岩纤维复材筋再生混凝土深受弯构件抗剪性能

为研究无腹筋玄武岩纤维(BFRP)筋再生混凝土深受弯构件的破坏模式、开裂荷载、极限荷载、裂缝扩展趋势及变形性能,对9根BFRP筋再生混凝土深受弯构件进行四分点集中力加载试验。考虑影响深受弯构件抗剪性能的主要因素:剪跨比、再生混凝土抗压强度、BFRP筋配筋率、截面有效高度。在此基础上利用ANSYS建立非线性有限元模型进行对比分析。研究结果表明:有限元分析结果与试验结果基本一致;试验梁的抗剪承载力随剪跨比的增大而减小,随纵向BFRP筋配筋率、截面有效高度和再生混凝土抗压强度的提高而呈上升趋势;模拟较好地反映了裂缝发展趋势及BFRP筋的应变;但试验梁的荷载-变形曲线与模拟结果有一定偏差,仍需进一步研究。     

配筋率和纵筋强度对RPC无腹筋梁抗剪性能的影响

为研究配筋率及纵筋强度对RPC无腹筋梁抗剪性能的影响,制作了4根仅纵筋配置不同的试验梁,进行四分点加载试验。通过观察整个试验过程,以及对加载过程中挠度、纵筋应变等数据进行分析,得出纵筋配置对该试验梁抗剪承载力与剪切延性的影响规律。试验结果表明:在某一固定剪跨比下,RPC钢筋混凝土梁抗剪承载力随着配筋率的增加而增加,随着纵筋强度的降低略有降低。配筋率的提高不仅能提高纵筋与RPC的销栓作用,同时也能提高斜裂缝顶部混凝土受压区高度,而提高纵筋强度只能提高混凝土受压区高度,故提高配筋率比提高纵筋强度更能有效提高构件抗剪承载力。     

Experimental study on shear mechanism of reinforced concrete beams with stirrups

为研究钢筋混凝土有腹筋梁的受剪机理，以剪跨比、混凝土强度等级、配箍率为变量，完成了集中荷载作用下16根钢筋混凝土简支梁受剪性能试验。为了避免过高的纵筋配筋率，采用HRB600级钢筋作为纵向受拉钢筋。通过在箍筋内部开槽预埋电阻应变片测量箍筋的应变，分别得到钢筋混凝土有腹筋梁中混凝土和箍筋承担的剪力。试验结果表明：剪跨比和混凝土强度等级对混凝土和箍筋分担的剪力在总剪力中所占比例有显著影响，且二者呈相反的变化趋势；当剪跨比较小时，配箍能提升混凝土的受剪承载力，但箍筋本身承担的剪力较小，箍筋甚至不能屈服;当剪跨比较大时，斜裂缝倾角小于45°，实际与裂缝相交的箍筋数量多于按45°计算的数量，箍筋承担的剪力增大。与无腹筋梁相比，大剪跨比（剪跨比为3）有腹筋梁中混凝土承担的剪力减小。在试验研究的基础上，收集了国内外369根有腹筋梁受剪承载力的试验数据，采用统计分析方法得到了有腹筋梁受剪承载力计算公式，其较GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》计算公式更加合理，计算结果也偏于安全。     

钢筋混凝土有腹筋梁受剪机理试验研究

为研究钢筋混凝土有腹筋梁的受剪机理,以剪跨比、混凝土强度等级、配箍率为变量,完成了集中荷载作用下16根钢筋混凝土简支梁受剪性能试验。为了避免过高的纵筋配筋率,采用HRB600级钢筋作为纵向受拉钢筋。通过在箍筋内部开槽预埋电阻应变片测量箍筋的应变,分别得到钢筋混凝土有腹筋梁中混凝土和箍筋承担的剪力。试验结果表明：剪跨比和混凝土强度等级对混凝土和箍筋分担的剪力在总剪力中所占比例有显著影响,且二者呈相反的变化趋势;当剪跨比较小时,配箍能提升混凝土的受剪承载力,但箍筋本身承担的剪力较小,箍筋甚至不能屈服;当剪跨比较大时,斜裂缝倾角小于45°,实际与裂缝相交的箍筋数量多于按45°计算的数量,箍筋承担的剪力增大。与无腹筋梁相比,大剪跨比（剪跨比为3）有腹筋梁中混凝土承担的剪力减小。在试验研究的基础上,收集了国内外369根有腹筋梁受剪承载力的试验数据,采用统计分析方法得到了有腹筋梁受剪承载力计算公式,其较GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》计算公式更加合理,计算结果也偏于安全。     

FRP筋混凝土深受弯构件受剪承载力计算修正方法

针对FRP筋混凝土深受弯构件,为了建立可以考虑多因素影响及尺寸效应的受剪承载力计算方法,搜集国内外相关文献,整理得到316组FRP筋混凝土深受弯构件的受剪承载力试验数据。采用灰色关联度分析法分析相关因素(梁截面高度、剪跨比、跨高比、配筋率等)对FRP筋混凝土深受弯构件受剪承载力影响的重要程度,定量揭示各因素对受剪承载力的影响规律。研究结果表明：梁截面高度、纵筋率、剪跨比、跨高比及腹筋率等是影响FRP筋混凝土深受弯构件受剪承载力的重要因素。通过对试验数据的回归分析,提出了尺寸效应、纵筋率、剪跨比和跨高比修正系数及腹筋安全系数,建立了可以考虑多因素影响的FRP筋混凝土深受弯构件受剪承载力的计算方法。通过受剪承载力计算值与试验值的对比,验证了计算公式的合理性及准确性。     

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。     

CFRP筋增强混凝土梁抗剪性能试验

针对桥梁和建筑结构中大量使用的碳纤维筋（CFRP）增强混凝土梁的抗剪性能,首先设计箍筋间距和剪跨比不同的3根足尺CFRP筋增强混凝土梁试件,并基于规范要求给出其抗剪性能测试试验工况和加载模式;然后,观察不同工况下试件在两点集中加载方式下裂缝的产生和发展过程,总结归纳CFRP筋混凝土梁的失效模式和破坏特征;同时,由CFRP纵向受力筋和CFRP箍筋的荷载—应变关系及CFRP筋混凝土梁的开裂荷载、极限荷载和荷载–挠度曲线的变化情况,分析研究CFRP筋混凝土梁承载能力和变形性能随剪跨和箍筋间距的变化规律;最后,分析剪跨、箍筋间距等影响因素对CFRP筋混凝土梁裂缝宽度、裂缝数量及裂缝分布的影响规律。结果表明：CFRP筋混凝土梁的剪切破坏由弯剪区贯通斜裂缝发展所致;CFRP箍筋配箍率和剪跨比对开裂荷载影响显著,箍筋配箍率越大,试验梁斜截面开裂荷载和极限破坏荷载增加,但是剪跨比越大梁承载力则明显降低;梁的挠度–荷载曲线呈两段式线性分布,梁破坏时变形明显,裂缝宽度较大,高强CFRP箍筋强度发挥有限。     

单调荷载作用下高强混凝土梁受弯性能尺寸效应研究

进行了不同截面尺寸高强混凝土梁的弯曲试验,研究了梁高对其受弯性能的影响。试件采用C70高强混凝土,纵向受力钢筋采用HRB400级钢筋。试件截面尺寸不同,截面长宽比、剪跨比和配筋率等参数保持一致。分析了不同截面尺寸对高强混凝土梁的名义开裂弯矩、名义屈服弯矩、名义极限弯矩、延性以及塑性转动能力的影响。研究结果表明,高强混凝土梁的名义开裂弯矩、名义屈服弯矩和名义极限弯矩无明显尺寸效应,而试件的位移延性系数和塑性铰区的塑性转动能力则表现出明显的尺寸效应,随截面尺寸的增大梁的位移延性系数和塑性铰区塑性转动能力有所降低。     

On the shear strength of reinforced concrete deep beam with web opening

An objective of this study is to establish the shear strength of reinforced concrete deep beam with web opening. Eighteen beams were tested with the variables of the steel ratio and strength of longitudinal bars, concrete strength, and shear span‐to‐depth ratio. It was observed that the opening is strengthened by longitudinal bars but the load‐carrying capacity of deep beams with openings can be largely improved by the increase in concrete strength. Modifying the softened truss model derived by Mau and Hsu and utilizing the results of this experiment carried out with the variables of concrete strength, cross‐section size, shear‐span‐to‐depth ratio, and the strength and steel ratio of longitudinal bars, this study proposes an improved model to predict the shear strength. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.     

钢筋砼连续梁和约束梁的抗剪强度

本文通过54根无腹筋、109根有腹筋钢筋砼连续梁及约束梁和17根仅配弯筋的约束梁的试验,研究了剪跨比m、高跨比1/h、弯矩比(?)、纵筋配筋率μ、配箍率μ(?)的变化规律和弯起钢筋A(?)对抗剪强度的影响,提出了对我国现行的《钢筋混凝土结构设计规范》(TJ 10-74)中的抗剪公式的修改建议,本文可供修订我国规范时参考。     

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 .     

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。     

HRB500级钢筋配箍的混凝土梁受剪性能试验研究

利用一刚性试验系统,进行18根钢筋混凝土梁受剪性能试验。试验分为两个系列,一个系列采用HRB500级钢筋配箍的有腹筋梁,另一个系列为对应的无腹筋梁。主要试验变量为剪跨比和混凝土抗压强度。试验得到试验梁包括下降段在内的荷载-挠度全曲线。根据试验结果,分析梁的斜截面受剪承载力和变形性能。通过试验数据分析,发现剪跨比对有腹筋梁和无腹筋梁的受剪性能都有较大的影响,有腹筋梁的剪切破坏不属于脆性破坏,有腹筋梁使用阶段的斜裂缝宽度可以满足正常使用极限状态的要求。不同强度等级和不同剪跨比的混凝土梁,采用HRB500级钢筋作为箍筋,其受剪承载力可按现行《混凝土结构设计规范》有关公式进行计算,所得结果偏于安全。     

钢筋高强再生混凝土足尺梁长期荷载作用下变形性能试验研究

为研究钢筋高强再生混凝土梁长期荷载下的变形性能,进行了6根足尺梁试件变形性能试验研究。梁截面尺寸为200mm×300mm,长3300mm,净跨3000mm;各梁配筋相同,纵筋配筋率1.13%,体积配箍率0.54%,纵筋净保护层厚度20mm;混凝土为再生粗骨料混凝土,细骨料为天然砂,再生粗骨料取代率分别为0%、33%、66%、100%,再生混凝土设计强度等级为C55~C60;针对两种不同持荷水平,进行了长期荷载试验。试验中得到了荷载、梁挠度、温度、湿度随时间的变化情况。分析了不同持荷水平、不同再生粗骨料取代率梁的挠度随时间变化的规律;拟合得到了挠度-时间关系曲线及其表达式。研究表明：低持荷水平下（加载弯矩与屈服弯矩比值为0.29）高强再生混凝土梁徐变挠度比天然骨料混凝土梁的略大,挠度增大系数比高持荷水平下（加载弯矩与屈服弯矩比值为0.46、0.47）的梁挠度增大系数略大;再生粗骨料混凝土梁长期荷载下挠度增大系数可按普通混凝土梁挠度增大系数的1.1倍采用;曲线拟合及分段线性拟合得到挠度计算值与实测值吻合较好。     

无腹筋锈蚀钢筋混凝土梁承载能力的计算

锈蚀钢筋混凝土梁的承载力不仅与纵向钢筋的截面损失有关 ,而且和钢筋与混凝土之间的粘结强度的降低、混凝土保护层中出现的纵向锈胀裂缝有关。本文先考虑了由于钢筋的截面损失引起的钢筋混凝土梁的抗弯承载力的降低 ;再在梁 拱共同作用抵抗剪力的机制上 ,计算了无腹筋锈蚀钢筋混凝土梁的抗剪承载力 ,进而得到了无腹筋锈蚀钢筋混凝土梁的承载力及其相应的破坏模式。对一实例的计算结果表明 ,当混凝土保护层出现纵向锈胀裂缝后 ,钢筋与混凝土之间的极限粘结强度相应降低 ,梁的破坏模式由受弯破坏转向受剪破坏 ,承载能力有较大的降低。同时 ,锚固区的粘结强度的降低 ,导致梁也可能发生粘结锚固破坏。     

基于试验数据的高强混凝土梁抗剪承载力计算方法Ⅰ.无腹筋梁

为了研究高强混凝土无腹筋梁抗剪承载力的计算方法,收集国内外关于高强混凝土无腹筋梁抗剪试验的抗剪承载力、混凝土强度、剪跨比、截面有效高度、受拉纵筋配筋率等试验数据,整理成包含291组数据的数据库。利用数据库中的实测数据对中国《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）、美国混凝土结构设计规范ACI 31-14和Zsutty提出的混凝土梁抗剪承载力公式用于高强混凝土梁的适用性进行评价,并分情况进一步研究中国规范公式,修正中国规范公式中的参数,得到一个新的公式。结果表明:3个公式用于高强混凝土梁时,Zsutty公式的预测结果最精确,中国规范公式的预测结果准确性次于Zsutty公式但好于美国规范公式;所得出的新公式较原规范公式更加适用于高强混凝土无腹筋梁。     

细晶粒高强钢筋混凝土梁受弯性能试验与参数分析

为研究配置了细晶粒高强钢筋混凝土梁的受弯性能,制作了HRBF400、HRBF500级钢筋混凝土矩形截面梁各4根进行静力抗弯试验。研究表明HRBF筋混凝土梁在短期荷载作用下的最大裂缝宽度实测值满足规范要求,但计算值不满足。HRBF400级钢筋混凝土梁在正常使用条件下的挠度能满足规范要求,HRBF500级钢筋混凝土梁不能够满足规范要求。推导了HRBF筋混凝土梁在裂缝/挠度控制条件下的承载力计算公式,提出了构件承载力利用系数的概念,分析了钢筋强度、钢筋直径、混凝土强度、配筋率、混凝土保护层厚度、高跨比对构件承载力利用系数的影响。在经济配筋率范围内,HRBF筋混凝土梁的延性基本满足要求。HRBF筋混凝土梁的耗能能力在较低配筋率时与普通钢筋混凝土梁相近,但随着配筋率的提高,其耗能能力较普通钢筋混凝土梁降低的快。同配筋率下,HRBF筋混凝土梁在弹性阶段的耗能能力较普通钢筋混凝土梁要高,且随着配筋率的增大而提高。