再生混凝土梁抗剪性能试验研究

通过对相同混凝土抗压强度、不同再生粗骨料取代率的再生混凝土简支梁的抗剪试验,研究了再生混凝土梁斜截面的受力与变形性能。试验结果表明：相同混凝土抗压强度的再生混凝土梁与普通混凝土梁的变形和斜裂缝开展情况基本相似,但抗剪极限承载能力存在差异;随着再生粗骨料取代率的增加,再生混凝土梁的抗剪承载能力有下降的趋势。最后,本文在对再生混凝土梁抗剪机理进行初步分析的基础上,提出了再生混凝土梁的抗剪承载力建议公式。     

再生粗骨料混凝土材料与梁抗剪性能研究

通过再生粗骨料混凝土一系列试验,研究了再生粗骨料混凝土的材料特性和梁的抗剪性能,主要包括再生粗骨料混凝土的配合比、抗压强度、弹性模量和再生混凝土简支梁的抗剪性能等。结果表明：相对于普通混凝土,随着再生粗骨料取代率的增加,再生粗骨料混凝土具有强度和弹性模量降低等特点；再生粗骨料混凝土梁斜截面在受力过程中,梁的变形和斜裂缝开展情况与普通混凝土梁基本相似,但随着再生粗骨料取代率的增加,再生混凝土梁的抗剪承载能力也有下降的趋势。     

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。     

无腹筋玄武岩纤维筋再生混凝土梁抗剪性能

通过对再生粗骨料取代率、剪跨比、配筋率为参考因素的玄武岩复材(BFRP)筋再生混凝土梁抗剪性能试验研究,分析梁的裂缝扩展和破坏模式以及再生粗骨料取代率、剪跨比和配筋率对试验梁抗剪承载力的影响,并将试验结果与中、美、日、加四个国家的技术标准推荐算式的计算结果进行比较。结果表明:BFRP筋混凝土梁主要发生两种剪切破坏,其中9根试验梁发生剪压破坏,2根试验梁发生斜拉破坏; BFRP筋混凝土梁挠度随BFRP配筋率和剪跨比的增大均减小,当再生粗骨料取代率为30%、60%时,BFRP筋再生混凝土梁挠度与BFRP筋普通混凝土梁差别不大; BFRP筋再生混凝土梁抗剪承载力低于BFRP筋普通混凝土梁;美国标准ACI 440. 1R-15的计算值最保守,中国标准GB 50608—2010、日本标准JSCE 1997次之,而加拿大标准CSA.S 806-12在计算BFRP筋再生混凝土梁抗剪承载力时吻合度更好并具有安全度。     

再生混凝土梁斜裂缝宽度试验研究

通过对不同再生粗骨料取代率、不同剪跨比下的再生混凝土梁进行斜裂缝宽度试验研究,分析了再生混凝土梁斜裂缝发展过程与最大宽度影响因素。试验结果表明:再生混凝土梁斜裂缝发展与普通混凝土梁相似,再生混凝土梁较普通混凝土梁斜裂缝更大,随着取代率不断增加,这一趋势更加明显;而相同取代率情况下再生混凝土梁剪跨比对其裂缝宽度影响更大,结合试验数据,拟合建立适用于再生混凝土梁斜裂缝宽度计算公式,并通过数据校核,计算结果满足精度要求。     

再生混凝土梁抗剪承载力试验研究

通过对不同再生粗骨料取代率的再生混凝土简支梁的抗剪试验,研究了再生混凝土梁的抗剪承载力.试验结果表明:再生混凝土梁的破坏形式和受力机理与普通混凝土梁相似,再生混凝土梁的破坏荷载略低于普通混凝土梁.在试验研究的基础上,提出了再生混凝土梁斜截面抗剪承载力计算公式.     

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。     

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。     

EXPERIMENTAL STUDY ON THE SHEAR BEHAVIOR OF RECYCLED AGGREGATE CONCRETE BEAMS

通过对混凝土强度等级为C30、再生骨料替代率为0%、50%、70%配置的9根HRB500钢筋混凝土梁的试验,研究不同再生骨料替代率、不同剪跨比下,混凝土梁的破坏形式以及裂缝最终形态、宽度、变形、钢筋应变及受剪承载力等性能。试验表明：当剪跨比λ=1.5时,再生混凝土梁的破坏过程、形态和裂缝发展破坏形态与普通混凝土梁相同;当剪跨比λ=2.5,3.0时,破坏过程与裂缝发展相似,但破坏形态趋向塑性破坏,再生骨料混凝土梁斜截面受剪能力没有降低,且再生骨料替代率的大小对梁斜截面承载力影响不大;现行规范中斜截面受剪承载力的理论公式对再生混凝土梁是适用的,安全储备较高。建议再生混凝土梁设计剪跨比在2.5左右。     

再生骨料混凝土梁受剪性能试验研究

通过对混凝土强度等级为C30、再生骨料替代率为0%、50%、70%配置的9根HRB500钢筋混凝土梁的试验,研究不同再生骨料替代率、不同剪跨比下,混凝土梁的破坏形式以及裂缝最终形态、宽度、变形、钢筋应变及受剪承载力等性能。试验表明:当剪跨比λ=1.5时,再生混凝土梁的破坏过程、形态和裂缝发展破坏形态与普通混凝土梁相同;当剪跨比λ=2.5,3.0时,破坏过程与裂缝发展相似,但破坏形态趋向塑性破坏,再生骨料混凝土梁斜截面受剪能力没有降低,且再生骨料替代率的大小对梁斜截面承载力影响不大;现行规范中斜截面受剪承载力的理论公式对再生混凝土梁是适用的,安全储备较高。建议再生混凝土梁设计剪跨比在2.5左右。     

Shear capacity evaluation of steel reinforced recycled concrete (RRC) beams

The applicability of some major concrete design standards and other pertinent methods to calculate the concrete contribution to the shear resistance of reinforced recycled concrete (RRC) beams without stirrups is investigated. Results of a relatively comprehensive experimental program are used to compare the actual shear strength of the tested beams with their corresponding predicted values. The concrete mixes for the RRC beams were proportioned by the so-called Equivalent Mortar Volume (EMV) method. The method is predicated on the fact that recycled concrete aggregate (RCA) is a composite material, comprising mortar and natural aggregate, and the volumetric content and properties of each phase must be quantitatively accounted for when proportioning concrete mixes containing RCA. The test variables included in the test program are shear-span/depth ratio, beam size, RCA source, and coarse aggregate type. The results show that the shear capacity of a RRC beam is comparable, or sometimes superior, to that of a companion beam made of conventional concrete. The analyses performed in the current investigation show, contrary to previous findings, that existing shear design methods, such as the ACI and CSA codes methods, are applicable to RRC beams, provided the EMV method of mix design is used.     

再生混凝土梁抗弯性能非线性有限元分析

采用有限元软件ANSYS对再生混凝土梁的抗弯性能进行非线性有限元分析。针对不同的再生粗骨料取代率和纵向受拉钢筋配筋率,在其余试件参数完全相同的情况下,研究再生混凝土梁正截面的抗弯性能。分析结果表明再生混凝土梁与普通混凝土梁的变形和裂缝开展情况基本相同,但抗弯刚度和延性存在差异。随着再生粗骨料取代率的增加,再生混凝土梁的抗弯刚度有下降的趋势,但延性有所提高。另外,随着纵向钢筋配筋率的增大,梁的抗弯承载力不断提高,但变形能力逐步下降。最后,再生混凝土梁的抗弯过程与普通混凝土梁基本相同,平截面假定仍然成立。     

再生混凝土无腹筋梁抗剪承载力试验研究

通过对不同再生粗骨料取代率的再生混凝土简支梁的抗剪试验,研究了再生混凝土无腹筋梁斜截面受力全过程和抗剪性能。试验结果表明,再生混凝土无腹筋梁的破坏形式和受力机理与普通混凝土无腹筋梁相似,再生混凝土无腹筋梁的破坏荷载略低于普通混凝土无腹筋梁。在试验研究的基础上,提出了再生混凝土无腹筋梁斜截面抗剪承载力计算公式。     

考虑钢筋锈蚀的纳米SiO2强化再生骨料混凝土梁受力性能研究

采用纳米强化再生骨料表面的措施来改善再生骨料性能,分别考虑强化液中纳米SiO₂掺量、再生粗骨料取代率的影响,设计制作了1根普通混凝土基准梁和8根再生骨料混凝土矩形截面梁,采用内置近距离小阴极的方法对梁内受力钢筋进行通电非均匀加速锈蚀,待受拉主筋锈蚀到一定程度后进行四点受弯加载,对加载过程中的裂缝开展情况、荷载-挠度曲线以及极限承载力进行了记录及分析。考虑钢筋锈蚀率及再生骨料取代率等因素的影响,对锈胀开裂之后的再生骨料混凝土梁的承载力计算公式进行了修正,得出了可用于设计的受弯承载力计算公式。结果表明:相同锈蚀程度下,强化再生骨料混凝土梁的抗弯承载力比天然骨料混凝土有所降低,其中25%再生骨料取代率时承载性能退化较多,抗弯承载力下降19.3%; 混凝土裂缝开展趋势较为一致,最大裂缝宽度随钢筋锈蚀程度增加而增大,随纳米SiO₂掺量增加先减小后增大; 近距离小阴极通电可实现混凝土内钢筋的加速非均匀锈蚀; 所提出的方法及获得的结论有助于推动再生骨料混凝土在沿海等不利环境中的应用。     

部分再生混凝土T形截面叠合梁抗弯性能试验研究

通过4根部分再生混凝土T形截面叠合梁和1根普通混凝土T形截面叠合梁受弯试验结果的对比分析,研究了各试验梁荷载作用下跨中正截面的受荷性能及极限破坏形态。试验结果表明,部分再生混凝土T形截面叠合梁的受力性能及破坏机理与普通混凝土类似;混凝土梁正截面的平截面假定依然成立;随再生骨料取代率的增加,试验梁的开裂荷载及极限承载力均略有降低。     

基于修正软化拉-压杆模型的型钢#br# 混凝土深梁受剪承载力研究

为研究型钢混凝土深梁的受剪承载力,完成7组型钢混凝土深梁的静力试验和有限元分析,主要考虑剪跨比、型钢腹板高度及翼缘宽度等影响因素。试件的破坏模式为斜压破坏和剪切破坏。剪跨比对破坏形态有较大影响,较大的型钢腹板高度和翼缘宽度显著提高试件受剪承载力。在试验研究和有限元分析的基础上,考虑钢筋混凝土部分的软化效应、非软化混凝土与型钢翼缘的协调变形作用及腹板部分的受剪贡献,建立修正软化拉-压杆模型,并采用叠加原理推导型钢混凝土深梁受剪承载力实用计算方法。结果表明：修正软化拉-压杆模型能较好地反映型钢混凝土深梁的破坏特征和受力机制,文中提出的受剪承载力计算方法与试验数据吻合较好,对受剪影响因素考虑更加全面,能较好地预测型钢混凝土深梁的受剪承载力。     

再生混凝土叠合梁抗剪性能试验

通过三根再生混凝土叠合梁和一根再生混凝土整浇梁的抗剪性能对比试验,研究了叠合梁和整浇梁的裂缝发展、破坏形式和抗剪承载力。试验结果表明:再生混凝土叠合梁的抗剪破坏形式和受力机理与整浇普通混凝土梁类似。取代率高的再生混凝土叠合梁抗剪承载力略低于取代率低的再生混凝土整浇梁。