钢筋活性粉末混凝土简支梁正截面受力性能试验研究

通过轴压和轴拉试验,得到了活性粉末混凝土受压和受拉应力-应变全曲线方程。通过6根钢筋活性粉末混凝土梁受弯性能试验,得到了此类梁在各级荷载作用下纯弯区段受压边缘压应变及应变沿梁高的分布,获得了试验梁的开裂弯矩和极限弯矩,考察了试验梁的变形及裂缝分布与开展。试验结果表明：钢筋活性粉末混凝土试验梁受压边缘极限压应变为5500×10-6,纯弯区段开裂应变为750×10-6,截面抵抗矩塑性影响系数计算应考虑纵向受拉钢筋的有利影响。建立了考虑截面受拉区拉应力贡献的正截面承载力计算公式和反映钢筋活性粉末混凝土梁自身受力特点的刚度及裂缝宽度计算方法,可供钢筋活性粉末混凝土梁设计时参考。图9表10参11     

GFRP筋活性粉末混凝土梁受力性能试验研究

为了研究GFRP筋活性粉末混凝土梁的受力性能,对8根梁进行三分点加载试验,获得了试验梁的开裂弯矩、极限弯矩以及各级荷载作用下的变形及裂缝分布与开展。试验结果表明：活性粉末混凝土试验梁纯弯区段开裂应变 (750×10-6) 约为普通混凝土梁的7倍,开裂弯矩及截面塑性系数计算应考虑纵向受拉GFRP筋的有利影响。GFRP筋活性粉末混凝土梁正截面受弯破坏形式可分为纵向受拉GFRP筋被拉断而受压边缘活性粉末混凝土未被压碎的受拉破坏,受压边缘活性粉末混凝土被压碎(5500×10-6)而纵向受拉GFRP筋未被拉断的受压破坏,以及纵向受拉GFRP筋被拉断的同时受压边缘活性粉末混凝土被压碎的界限破坏等三种。对于受压破坏可按拉区应力为0.25倍活性粉末混凝土抗拉强度来考虑拉应力对正截面受弯承载力的贡献。对于受拉破坏则基于材料应力-应变关系通过数值积分迭代计算正截面受弯承载力。刚度及裂缝宽度计算的关键是合理计算使用阶段GFRP筋的拉应力,在计算GFRP筋拉应力时所用弯矩应为外荷载弯矩减去拉区活性粉末混凝土拉应力合力对压区合力点的弯矩。图9表12参10     

活性粉末混凝土叠合梁的收缩性能

为改善活性粉末混凝土(RPC)材料的收缩性能,在RPC配合比基础上掺入碎石,设计了10片改进RPC-普通混凝土(NC)叠合梁、1片纯NC梁和2个改进RPC收缩试块.采用振弦式应变计和应力计分别测量了包含蒸汽养护阶段在内的改进RPC-NC叠合梁跨中截面混凝土的收缩应变及梁底纵向钢筋的收缩应力,同时与纯NC梁的收缩应变量进行了对比分析.结果表明:改进RPC材料的收缩应变量仅为650×10~(-6)~660×10~(-6);纵向钢筋配筋率、RPC高度、上部NC等级等因素对叠合梁跨中截面混凝土的收缩发展具有重要影响;由RPCNC叠合梁收缩引起的梁底纵向钢筋应力为40~63MPa,而由纯NC梁收缩引起的梁底钢筋应力为40MPa左右;改进RPC材料的收缩应变量仅为同条件下原RPC收缩应变量的37%,说明碎石的掺入可使RPC收缩应变量大大减小,同时也降低了RPC的造价,有利于RPC材料在工程中的推广应用.     

活性粉末混凝土T形梁正截面承载力试验研究

文章通过无筋和配筋活性粉末混凝土T形梁的抗弯试验,对活性粉末混凝土梁的弯曲性能及其影响因素进行分析,与普通钢筋混凝土相比,活性粉末混凝土的抗裂性能和极限承载力有了显著的提高,参照普通钢筋混凝土梁正截面承载力计算模型,建立了钢筋活性粉末混凝土受弯构件正截面承载力计算公式。     

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。     

钢骨轻骨料混凝土梁斜截面抗剪承载力的计算与分析

根据试验结果,通过对钢骨普通混凝土梁和钢骨轻骨料混凝土梁斜截面抗剪性能的研究分析,认为二者的受剪性能、破坏形态及主要影响因素相同。由于轻骨料混凝土强度与钢材的粘结性能较差,尺寸效应对混凝土斜截面抗剪承载力Vc影响较大,需在钢骨普通混凝土梁斜截面抗剪承载力计算叠加法公式中的混凝土项引入一个与截面尺寸有关的修正系数αh,从而得到钢骨轻骨料混凝土梁斜截面抗剪承载力的计算公式。该公式与试验结果吻合良好。     

高钛重矿渣混凝土梁受弯性能研究

为研究高钛重矿渣混凝土的结构性能,制备C50高钛重矿渣混凝土和C50普通混凝土梁,探讨两种混凝土梁截面的受弯性能。实验结果表明:高钛重矿渣混凝土梁截面平均应变符合平截面假定;其受力过程经历了弹性阶段、带裂缝工作阶段及破坏阶段,和普通混凝土梁相似;其截面受弯承载力及延性均优于普通混凝土梁,延性系数提高15.5%;在极限承载力状态下裂缝宽度为普通混凝土的2.7倍。     

钢筋再生混凝土简支梁变形性能试验研究

通过1根普通钢筋混凝土对比梁和7根钢筋再生混凝土简支梁正截面性能的试验,分析了再生混凝土梁的正截面受力性能、破坏形态及变形特征。试验结果表明:在其它条件相同时,钢筋再生混凝土梁的挠度大于普通钢筋混凝土梁的挠度,且其挠度随再生骨料替代率的增加有增大的趋势,现行混凝土结构设计规范GB50010—2002关于短期刚度的计算方法不适用于再生混凝土梁的挠度计算,需对再生混凝土的弹性模量和钢筋应变不均匀系数进行修正。     

超高强钢筋ECC梁受弯性能试验及承载力分析

为进一步研究工程用水泥基复合材料(ECC)与超高强钢筋组合成的超高强钢筋ECC梁(UHSRRE梁)的受弯性能,对3根UHSRRE梁、1根普通强度钢筋增强ECC梁(RECC梁)和1根普通强度钢筋增强混凝土梁(RC梁)进行弯曲试验,分析弯曲试验现象、ECC应变、延性性能和特征弯矩,并研究纵筋配筋率对UHSRRE梁承载力的影响。结果表明:UHSRRE梁和RECC梁的控裂能力比RC梁的控裂能力强; 与RECC梁相比,UHSRRE梁并未因采用超高强钢筋而使其控裂能力明显下降; UHSRRE梁截面应变基本符合平均应变的平截面假定,梁受拉区边缘的ECC应变小于ECC单轴受拉极限应变,梁受拉区的ECC始终不退出工作; UHSRRE梁受拉区和受压区边缘ECC应变的最大值、受压区高度和特征弯矩(除开裂弯矩)都随纵筋配筋率增加而变大; 随纵筋配筋率增加,UHSRRE梁的能量延性系数先增后减; 当UHSRRE梁具有适当纵筋配筋率时,其延性性能可优于RECC梁的延性性能。     

钢筋再生混凝土简支梁的使用性能研究

通过8根钢筋再生混凝土简支梁正截面性能的试验,分析了再生混凝土梁的正截面受力性能。试验结果表明:在其他条件相同时,钢筋再生混凝土梁的挠度和最大裂缝开展宽度大于普通钢筋混凝土梁的挠度和最大裂缝宽度,且其挠度和裂缝宽度随再生骨料替代率的增加有增大的趋势,《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)关于受弯构件的短期刚度和裂缝宽度计算方法已不适用于再生混凝土梁的挠度和裂缝宽度计算,需对再生混凝土的弹性模量和钢筋应变不均匀系数进行修正,文中给出了近似处理方法,具体计算方法有待进一步研究。     

再生混凝土梁与普通混凝土梁的受力性能等效方法研究

为实现再生混凝土梁与普通混凝土梁的受力性能等效,以普通混凝土梁在整个服役期间的受力性能作为等效转换目标,建立了一种适用于公路桥梁规范的受力性能等效方法。针对以弯曲破坏为主的钢筋混凝土梁,从承载能力极限状态的弯矩、正常使用极限状态的挠度和最大裂缝宽度以及耐久性四个方面建立受力性能等效方程,将再生混凝土梁等效转换为具有相同受力性能的普通混凝土梁,并结合试验梁进行了实例等效说明。研究表明：正常使用极限状态中的最大裂缝宽度条件能够自动满足等效要求;当普通混凝土梁横截面高度和环境条件保持不变时,再生混凝土梁的横截面高度随着再生混凝土与普通混凝土氯离子扩散系数之比的增大而增大;相同氯离子扩散系数之比下,再生混凝土梁与普通混凝土梁的横截面高度之比随着普通混凝土梁横截面高度的增大而减小,随着环境条件的逐渐恶化而增大;对于再生粗骨料取代率分别为50%、100%的再生混凝土梁,等效后其横截面高度仅比对应普通混凝土梁增加了约10%;建立的等效后再生混凝土梁的横截面高度和再生混凝土与普通混凝土的平均抗压强度之比的关系式,可以简化等效计算过程。建立的受力性能等效方法可为再生混凝土梁的工程应用提供一定参考。     

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。     

煤矸石混凝土梁受剪性能试验研究

为研究煤矸石混凝土梁受剪性能,对9个煤矸石混凝土梁和1个普通混凝土对照梁进行了受剪试验,分析了煤矸石混凝土梁斜截面破坏形态、开裂荷载和受剪承载力。结果表明：煤矸石混凝土梁和普通混凝土梁受剪破坏形态相似;在同一荷载等级下,煤矸石混凝土梁试件跨中挠度随煤矸石取代率的增加而增大,而达到各试件极限荷载时其挠度值相差不大;斜向开裂荷载随煤矸石取代率的增加而减小,煤矸石混凝土梁较普通混凝土梁降低了19.6%~31.5%;受剪承载力随煤矸石取代率的增加也有降低趋势,煤矸石混凝土梁较普通混凝土梁降低了8.9%~24.0%;此外,剪跨比和配箍率对煤矸石混凝土梁受剪性能的影响与普通混凝土梁相似,受剪承载力随剪跨比的增加而减小,随配箍率的增加而增加;煤矸石混凝土梁受剪承载力计算可采用GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中公式,且计算结果有一定的安全储备。     

聚丙烯纤维改性聚合物透水混凝土路面路用性能试验

为缓解聚合物透水混凝土路面硬化后脆性发展对路面的破坏,在已有经验和结论基础上研究聚丙烯纤维改性聚合物透水混凝土路面的路用性能。以无溶剂聚氨酯为胶黏剂,复掺聚丙烯纤维透水混凝土为道路面层,制作路段模型进行抗氯离子渗透、承载力、抗冲击和路面径流削减等一系列试验研究,并与普通透水混凝土对比分析。结果表明:普通透水混凝土与聚合物透水混凝土渗透系数分别为初始渗透系数的81%与92%,普通透水混凝土较聚合物透水混凝土易堵,主要由于聚合物乳液改善了新拌透水混凝土的工作性能,提高了混凝土的致密性; 胶乳中含有大量活性物质,在混凝土水化、硬化过程中增加了胶乳与集料及水化产物的黏附性; 聚丙烯纤维改性聚合物透水混凝土面层承载力较聚合物透水混凝土面层承载力提高了52%; 随着聚丙烯纤维掺量的增加,抗冲击性能增强,在复掺聚丙烯纤维掺量(质量分数)为1.5%时,抗冲击性能提高245.9%; 聚丙烯纤维改性聚合物透水混凝土路面雨量径流系数为0.11～0.29,较普通透水混凝土路面有更好的径流削减效果。     

Fire performance of highly flowable reactive powder concrete

The fire performance of highly flowable reactive powder concrete (RPC) is of importance and necessary to be investigated prior to the application to building construction. By conducting a series of fire resistance tests, it is found that the residual compressive strength of RPC decreases with increasing fire duration. As compared to high performance concrete (HPC) and ordinary concrete (OC), the studied RPC not only has a higher fire endurance temperature but also possesses a larger residual compressive strength after fire. In addition, the experimental results of thermogravimetric analyses on RPC, HPC and OC specimens suffered from the same fire temperature and duration indicate that the total weight loss of RPC is lower than others. Besides excellent workability and high compressive strength, the studied RPC could provide better fire resistance than HPC and OC, and thus is applicable to building materials.     

高性能灌注料RPC在嘉鱼长江公路大桥中的应用

嘉鱼长江公路大桥钢混结合段是混合梁斜拉桥连接钢梁和混凝土梁的过渡段,是混合梁斜拉桥主梁设计中的关键部位.嘉鱼大桥施工中应用高性能RPC灌注材料并提出相关配合比设计及技术要求,实现了钢混结合段钢梁与混凝土梁之间各种内力的可靠传递,避免了主梁刚度和强度的突变,保证了结合段有良好的抗疲劳性能和耐久性能.     

焊接箍筋钢筋混凝土构件抗剪承载力试验研究

为了研究焊接箍筋钢筋混凝土构件的受剪性能,对6根焊接箍筋钢筋混凝土框架短柱和3根普通箍筋钢筋混凝土框架短柱对比试件展开低周反复加载试验,以及5根焊接箍筋和4根普通箍筋钢筋混凝土梁斜截面受剪性能试验,分析混凝土强度、箍筋配箍率、轴压比和剪跨比对焊接箍筋钢筋混凝土框架柱和梁受剪承载力的影响,并对比焊接箍筋与普通绑扎箍筋钢筋混凝土框架短柱和梁的受剪承载力的区别。结果表明:焊接箍筋与普通绑扎箍筋钢筋混凝土框架短柱和梁的破坏形态基本相同,并且焊接箍筋钢筋混凝土框架短柱和梁的极限抗剪承载力高于普通箍筋钢筋混凝土框架短柱和梁。另外,用现行的GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》规定的框架短柱和梁的抗剪承载力计算公式计算的结果偏低,因此进一步结合试验数据进行分析并拟合出焊接箍筋钢筋混凝土构件抗剪承载力计算式,计算值与试验结果较吻合,可用于工程设计。