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。     

玄武岩纤维复材筋钢纤维再生混凝土梁受弯试验及抗弯承载力计算

通过对7根玄武岩纤维复材(BFRP)筋钢纤维再生混凝土梁的受弯试验,研究不同钢纤维体积掺量和BFRP筋配筋率对其受弯性能的影响。结果表明:钢纤维体积掺量和配筋率均对BFRP筋钢纤维再生混凝土梁的抗弯承载力有一定程度的影响。相较于未掺钢纤维的BFRP筋再生混凝土梁,钢纤维体积掺量为1.0%的试验梁的初裂荷载和极限荷载分别提高了32.8%和18.2%。随着BFRP筋配筋率的增加,BFRP筋再生混凝土梁抗弯承载力显著增加。还在试验基础上结合相关现行技术标准,对BFRP筋钢纤维再生混凝土梁的受弯承载力、挠度、裂缝宽度进行分析计算,并对计算值与试验结果进行对比分析。     

蒸养GFRP筋钢纤维再生混凝土梁受弯性能研究

为提高废弃混凝土利用率,以及解决钢筋容易腐蚀的问题,同时能将蒸养的优势运用到工程中来,研究了不同体积率的钢纤维对蒸养GFRP筋钢纤维再生混凝土梁受弯性能的影响,本试验制作了4根试验梁分析其裂缝形态、开裂荷载、极限荷载、荷载-挠度曲线、平截面假定、受拉钢筋应变.同时制作了8个再生混凝土立方体试块测其抗压强度、观测其破坏形态.试验结果表明:钢纤维可提高再生混凝土抗压强度,且以钢纤维体积率为1.0％时最优,钢纤维可改善再生混凝土的脆性;钢纤维体积率越大,试验梁的开裂荷载和极限荷载提高越明显;4种GFRP筋钢纤维再生混凝土梁的破坏方式均为正截面受弯破坏并符合平截面假定;钢纤维能提高试验梁的抗裂能力并降低试验梁挠度及受拉钢筋应变.     

钢纤维再生混凝土梁受弯承载力试验分析

为了研究钢纤维再生混凝土受弯构件的力学性能,设计制作了5根再生混凝土简支梁,包括1根普通再生混凝土梁和4根不同掺量的钢纤维再生混凝土梁。对试验梁进行两点加载直至破坏,获得了试验梁开裂荷载、极限荷载、挠度等相关试验数据。基于试验数据,分析了钢纤维再生混凝土梁的力学性能。分析结果表明:钢纤维再生混凝土梁在受力过程中基本符合平截面假定;其荷载-挠度曲线与普通混凝土梁相近;且钢纤维的掺入可以较好地抑制裂缝的发展,提高钢纤维再生混凝土梁的延性。利用GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》与CECS 28:2004《纤维混凝土结构技术规程》中相关规定对试验梁承载力进行验算,验算结果与试验结果有一定差距。为此,在试验数据基础上,以GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》与CECS 28:2004《纤维混凝土结构技术规程》中的相关计算式为依据,提出了钢纤维再生混凝土梁开裂荷载计算式和极限承载力计算式。验算结果与实测值吻合较好。     

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。     

钢纤维体积掺率对无腹筋活性粉末混凝土简支梁抗剪性能的影响

通过对无腹筋活性粉末混凝土(RPC)简支梁的抗剪试验,分析不同钢纤维体积掺率对RPC简支梁的破坏形态、荷载-挠度曲线以及剪切开裂承载力和抗剪极限承载力的影响。试验结果表明:随着钢纤维体积掺率的增加,RPC简支梁裂缝发展充分,破坏形态有由斜拉破坏转化为剪压破坏的趋势;随钢纤维体积掺率的增大,梁跨中挠度增大;随钢纤维体积掺率的增大,剪切开裂承载力和抗剪极限承载力呈线性增大。在考虑钢纤维增强作用的基础上,基于现行混凝土及钢纤维混凝土技术标准,提出无腹筋RPC简支梁斜截面抗剪承载力的建议算式,其计算值较试验值偏于安全。     

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。     

钢筋钢纤维高强混凝士梁受弯性能研究

通过12根钢筋钢纤维高强混凝土梁的试验，分析了纵筋配筋率、钢纤维体积率、梁高和钢筋强度等级等因素对钢筋铡纤维高强混凝土梁受弯极限承载力的影响，并提出了适合工程应用的钢筋钢纤维高强混凝土梁正截面极限承载力计算公式。     

钢筋钢纤维高强混凝土梁受弯性能研究

通过12根钢筋钢纤维高强混凝土梁的试验,分析了纵筋配筋率、钢纤维体积率、梁高和钢筋强度等级等因素对钢筋钢纤维高强混凝土梁受弯极限承载力的影响,并提出了适合工程应用的钢筋钢纤维高强混凝土梁正截面极限承载力计算公式。     

粗骨料UHPC梁斜截面抗剪性能试验研究

文章为了探究粗骨料超高性能混凝土(UHPC-CA)梁的斜截面抗剪性能,进行了9根UHPC-CAT型梁的斜截面抗剪性能试验,重点研究钢纤维体积掺量、剪跨比的影响,考察了UHPC-CAT型梁的破坏形态、混凝土主应变分布、荷载-挠度关系极限承载力等结构行为。结果表明:含有钢纤维的UHPC-CA梁只呈现斜压和剪压两种剪切破坏形态,未发生斜拉破坏;钢纤维体积掺量对裂缝的分布和裂缝平均间距影响显著,体积掺量越高裂缝分布越密集;钢纤维体积掺量是影响抗剪承载力的重要因素,掺量越高,抗剪承载力越大。     

预应力再生混凝土叠合梁受弯性能试验研究

为研究无黏结预应力再生混凝土叠合梁构件的受弯性能,以再生混凝土在叠合梁中的位置、叠合层高度、构件的配筋率为参数,对1根预应力普通混凝土整浇梁、1根预应力再生混凝土整浇梁和6根预应力再生混凝土叠合梁构件进行弯曲加载试验,分析了试验梁构件的受力过程和破坏形态,探讨了各参数对试验梁构件极限承载力的影响.基于试验数据,对承载力...     

锈蚀钢筋再生混凝土梁粘结性能及承载力研究

为了研究再生混凝土梁与锈蚀钢筋的粘结性能及抗弯承载力,对12根不同直径钢筋、不同钢筋锈蚀率的再生混凝土梁进行静荷载试验。结果表明：当钢筋锈蚀率小于9.31%时,再生混凝土梁材料破坏而发生弯曲破坏模式,当钢筋锈蚀率大于9.31%时,梁发生粘结-剪切破坏模式|随着钢筋锈蚀率的增加,试验梁的屈服荷载和极限荷载逐渐降低|随着荷载的增加,钢筋与再生混凝土之间的相对滑移由近似抛物线的分布形式发展成波浪线的分布形式|正常使用荷载作用下试验梁跨中截面再生混凝土仍符合平截面的假定|钢筋锈蚀率在0～9.31%时,通过定义锈蚀钢筋与再生混凝土之间的界面协同工作系数,提出了锈蚀钢筋再生混凝土梁抗弯承载力的计算方法,计算值与试验结果进行对比分析,吻合较好。     

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。     

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。     

型钢-钢纤维混凝土组合梁抗弯性能试验研究

为解决型钢混凝土结构中型钢与钢筋相互干扰、混凝土浇筑困难等施工难题,将型钢混凝土梁中的钢筋笼完全或部分替换成钢纤维,形成型钢–钢纤维混凝土组合梁。完成12个型钢钢纤维混凝土组合梁和1个未添加钢纤维、未设置钢筋笼对比试件的抗弯性能试验。主要研究钢纤维掺量、型钢配钢率、箍筋设置和主筋设置对抗弯性能的影响。增加钢纤维用量能够在一定程度上提高承载力,其影响程度与型钢配钢率有重要的相关性,型钢配钢率越大,钢纤维的影响越突出。纵筋的设置能够大幅提升承载力,箍筋和钢纤维能够使纵筋对承载力的增强效果更为突出。试验结果表明：在相似用钢量的情况下,无配筋的型钢钢纤维混凝土组合梁不但能够解决型钢混凝土结构的施工困难,而且能够大幅提升延性性能,但由于未配置纵筋,正截面抗弯能力有所削弱;减小保护层厚度,提高型钢配钢率,能够充分发挥型钢翼缘良好的抗弯能力,弥补未设置主筋对承载力的影响,同时增加钢纤维用量,解决因保护层减小而导致的钢与混凝土界面黏结性能变差的问题;在设置钢纤维的情况下,钢纤维掺量较多试件的损伤发展快于掺量较少的试件,并且随着钢纤维掺量的增加,峰值荷载的损伤度越来越大;钢纤维用量越多,试件在峰值荷载状态下的耐损伤性能越好,即使在较严重的损伤状态下也依然能够保持极限承载能力。     

SFRC/SCC钢筋复合梁受弯性能试验研究

设计了一批受拉区为SFRC、受压区为SCC的钢筋复合梁,分析了纵筋配筋率、SFRC替换层钢纤维体积掺量以及替换层高度对复合梁在四点弯曲荷载作用下的承载力、挠度以及裂缝形态的影响,并与普通混凝土梁进行了对比。通过理论分析计算得出了SFRC/SCC复合梁的承载力表达式,并将理论计算结果与试验数据进行了对比分析,以验证表达式的合理性。结果表明:配筋率是提升复合梁承载力的首要因素,1.32%配筋率相对于0.79%配筋率的极限承载力最大可提升24.1%;钢纤维替换层对复合梁的承载力提升并不明显,但对于复合梁的挠度与裂缝宽度控制有明显作用,将替换层高度由50 mm提升至150 mm时,复合梁的挠度和主裂缝宽度最大分别降低了9.2%和77.81%。     

玄武岩纤维筋海水海砂混凝土梁承载性能及使用性能影响因素研究

为提升玄武岩纤维（BFRP）筋海水海砂混凝土梁的承载性能和使用性能,提出采用纤维编织网增强水泥基复合材料 (textile reinforced ECC, TRE)复合层替代受拉区部分混凝土来限制裂缝和挠度发展。研究参数包括配筋率、截面高度、筋材直径和TRE复合层。结果表明:增大配筋率(或轴向刚度)和截面高度可提高承载力、减小挠度和裂缝宽度;采用直径较小的BFRP筋可减小裂缝宽度,但对承载力和挠度无显著影响;TRE复合层可在一定程度上提高梁的开裂荷载和承载力。此外,TRE复合层能有效地延缓梁的刚度退化,减小梁在使用阶段的挠度和裂缝宽度,其效果随着复合层厚度和纤维编织网层数的增加而越发明显。在使用荷载作用下,TRE复合梁的挠度值和裂缝宽度较未复合梁的最大值分别减小63.2%和71.3%。最后,基于截面分析法给出了TRE复合梁的承载力计算方法和最优配网率公式,承载力计算值与试验值吻合良好,相对误差总体处于16%以内。     

型钢加固钢筋混凝土梁的受力分析

通过对型钢加固钢筋混凝土梁的受力分析,依据所作的基本假定分析了加固前后梁截面的应变及应力变化,推导了加固前后梁的承载力、型钢与梁间剪应力以及加固梁抗弯刚度的计算式;得出型钢加固钢筋混凝土梁可大幅度提高梁的抗弯能力,同时也有效提高梁抗弯刚度的结论;最后提出对加固材料性能和加固前梁上荷载的定性要求。