无粘结部分预应力砼受弯构件极限强度试验研究

通过１２块单向板和１１根简支梁的试验，分析无粘结部分预应力砼受弯构件的预应力筋极限应力和极限抗弯强度。试验结果表明，当非预应力有粘结钢筋受拉区截面积的配筋率大于０．４％时，配筋指标和跨高比是影响预应力筋极限应力和极限抗弯强度的主要因素，提出了预应力筋极限应力经验公式，并对无粘结部分预应力砼受弯构件进行了全过程分析，理论分析和试验结果符合良好。     

有粘结和无粘结相结合的预应力FRP筋混凝土梁抗弯承载力研究

纤维增强塑料筋(简称FRP 筋)是一种高强线弹性材料,非常适合用做侵蚀环境下的预应力筋,采用有粘结和无粘结相结合是提高预应力FRP 筋混凝土梁延性的一种新方法。对有粘结和无粘结相结合的预应力FRP 筋混凝土梁的抗弯承载力进行了理论分析和试验研究,基于平衡配筋率定义了有粘结和无粘结相结合的预应力FRP筋混凝土梁的破坏形态,推导了平衡配筋率和相应抗弯承载力的计算公式。为了验证公式的正确性,进行了9 根预应力FRP 筋混凝土梁的试验研究,计算结果与试验结果吻合良好。研究结果表明,在相同配筋的条件下,体内有粘结预应力FRP 筋混凝土梁的承载力最高,体内无粘结预应力FRP 筋混凝土梁的承载力其次,而无转向块的体外无粘结预应力FRP 筋混凝土梁的承载力最低。采用体内有粘结和无粘结预应力相结合,可以改善预应力FRP筋混凝土梁的延性。     

预应力空腹式钢骨混凝土梁受弯性能研究

通过5根无粘结预应力空腹式钢骨混凝土梁和1根非预应力空腹式钢骨混凝土梁的受弯试验,分析梁截面应变分布、变形、预应力筋内力增量发展及裂缝分布规律。结果表明:在其它参数条件相同的情形下,对空腹式钢骨混凝土梁施加预应力,可显著提高梁的抗裂承载力;以受拉区混凝土开裂和受拉钢骨下边缘屈服为转折点,试验梁的荷载-变形曲线呈三直线特征;破坏形态与非预应力空腹式钢骨混凝土梁相比裂缝出现较迟,裂缝向上开展缓慢,主裂缝特征不明显;建立的无粘结预应力空腹式钢骨混凝土梁的抗裂承载力和极限承载力计算公式与试验结果吻合较好。     

无粘结预应力CFRP筋钢纤维轻骨料混凝土梁受弯性能试验研究

建立无粘结预应力FRP筋张拉锚固体系,对8根以CFRP筋为非预应力筋的无粘结预应力CFRP筋轻骨料混凝土梁与1根普通混凝土对比试件进行两点对称加载,观察其破坏过程与破坏形态,分析了混凝土种类、预应力度和净跨长度对开裂弯矩、弯矩-跨中挠度曲线、裂缝宽度等受弯性能的影响.从等效轴向刚度思想出发,修正了现有的以钢筋为非预应力...     

预应力型钢超高强混凝土梁抗弯性能试验研究

预应力型钢超高强混凝土梁是融合了超高强混凝土材料、钢结构和预应力技术所形成的一种新型组合构件。为了研究预应力型钢超高强混凝土梁的抗弯性能,进行了14根预应力型钢超高强混凝土简支梁在竖向静力荷载作用下的受弯性能试验,分析了试件受力过程、破坏形态、裂缝开展与分布规律等相关试验数据。结果表明:超高强混凝土脆性破坏显著,导致预应力型钢超高强混凝土梁极限状态后承载力骤降,但内置型钢有效提高了试验梁极限状态后的持载能力;预应力型钢超高强混凝土梁以普通受拉纵筋屈服作为试验梁进入屈服阶段的标志,以受压区混凝土崩裂作为试验梁达到极限状态的标志;荷载达到0.9t up之前,试验梁跨中控制截面基本符合平截面假定。在不考虑型钢与混凝土粘结滑移的基础上,采用ANSYS有限元程序对预应力型钢超高强混凝土梁进行数值模拟计算,试验梁开裂荷载、屈服荷载以及极限荷载的计算值与试验值吻合较好,验证了有限元模型的正确性。     

体外预应力无腹筋超高性能混凝土梁的抗剪性能试验探索

为研究超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete,UHPC)无腹筋梁的抗剪性能,本次试验共制作9根体外预应力无腹筋UHPC梁,试验参数包括预应力的大小、剪跨比、纵向配筋率和钢纤维掺量,通过四点加载方法分析试验构件的破坏形态、开裂强度和极限强度.试验结果表明:无预应力无腹筋UHPC梁在...     

FRP筋预应力混凝土梁抗弯性能研究进展

FRP筋预应力混凝土结构已成为国内外工程领域研究的重点，文章分别介绍了国内外体内有粘结、体内无粘结和体外无粘结FRP筋预应力混凝土梁抗弯性能研究的主要成果，并对今后拟开展的研究工作提出了建议。     

次边缘柱失效下预应力混凝土框架抗连续倒塌性能研究

考虑到去柱后弯矩方向在去柱处出现反转并且可能与预应力筋布置形式相反，预应力混凝土结构具有较大的倒塌风险，该文通过拟静力试验和数值模拟研究了次边缘柱失效下无黏结预应力混凝土(PC)梁-柱子结构的抗连续倒塌性能。对2个具有不同预应力筋布置形式(直线型和抛物线型)的1/2缩尺梁-柱子结构进行Pushdown加载，分析了试件的破坏模式、抗力机制演变和极限承载力。为量化预应力筋的影响，制作了一个具有相同几何尺寸和非预应力筋配筋率的钢筋混凝土试件作为参考。结果表明：预应力筋可以显著提高结构承载力，同时改变结构的破坏模式，降低结构变形能力。预应力筋产生的水平拉力加剧了边柱的挠曲P-δ效应，使边柱提早发生大偏心受压破坏。为进一步了解预应力混凝土框架抗倒塌性能，基于有限元软件LS-DYNA建立了精细化有限元模型开展系列参数分析。数值分析表明，预压应力可以增强压拱机制，预应力筋对于大变形阶段承载力的提高贡献显著。     

预应力FRP加固混凝土结构技术研究与应用

介绍了笔者进行的预应力芳纶纤维布和碳纤维筋加固混凝土结构的一些主要研究成果,内容包括:预应力芳纶纤维布永久锚具的开发;预应力芳纶纤维布的应力松弛损失研究;预应力芳纶纤维布加固混凝土梁的受弯、受剪性能研究;温度对芳纶纤维布配套粘结材料的力学性能影响研究;体外预应力碳纤维筋局部加固混凝土梁的力学性能研究;碳纤维筋预应力粗纤维混凝土梁的抗震性能研究;预应力纤维布加固混凝土结构的工程应用等。     

节段施工体外预应力混凝土梁弯曲性能研究

节段施工体外预应力混凝土梁接缝受力行为的模拟,是能否进行可靠的有限元分析的关键。根据接缝处不同部位混凝土和钢筋的受力特点,建立了能够模拟接缝工作的计算模型,开发出能够对体外预应力梁进行全过程仿真分析的非线性有限元程序。应用所编程序,对Angel C.Aparicio等人的节段式体外预应力混凝土试验梁,分别改变其相应参数,进行弯曲性能分析。分析结果表明:接缝位置处的单元与普通梁段的单元并没有本质不同,其差异在于决定梁单元刚度亦即参与工作的材料有所不同;普通钢筋配筋率对节段较短的体外预应力梁抗弯性能基本没有影响;体外索初始张拉力、布筋形式和节段划分数目对节段施工体外预应力梁的弯曲性能分别有不同程度的影响。     

不锈钢和CFRP混合配筋预应力混凝土梁的延性和变形性能

由于FRP(fiber-reinforcedpolymer/Plastics)材料直到拉断还表现出线弹性的力学性能,使得采用FRP配筋的混凝土结构延性较差,且已成为这类结构应用中人们所关注的一个主要问题。研究了不锈钢和CFRP(Carbonfiber-reinforcedpolymer/Plastics)混合配筋部分粘结、部分预应力混凝土梁的延性和变形特性。分析时假定这类梁的截面在加载过程中具有3折线的弯矩-曲率关系,而在卸载过程中截面的弯矩-曲率关系假定为线性,据此提出了这类梁受力全过程的非线性分析方法,并以试验结果验证了其适用性。基于能量耗散的观点引入了反映这类梁延性特性的延性指标,并利用所提分析方法对这类梁的延性进行了参数分析。分析结果表明:增加混凝土极限压应变和预应力束的无粘结部分长度可以有效地增加这类梁的变形性能,但对延性的增加却很有限,而且这两个参数对梁延性和变形性能的影响程度还强烈依赖于梁的破坏形态。     

Moment redistribution in two-span prestressed NSC and HSC beams

This paper presents a numerical investigation into two-span continuous prestressed normal-strength concrete (NSC) and high-strength concrete (HSC) beams, focusing on aspects of behavior related to moment redistribution. A comparative study is performed by using an experimentally validated computer model. The concrete cylinder compressive strength of investigated beams covers from 40 to 90 MPa, while the prestressing reinforcement ratio (ρ _p) ranges from 0.15 to 1.29%. The results show that the tendon tensile strength can be better exploited by HSC than by NSC at moderate to high ρ _p levels. At a given level of ρ _p, HSC generally mobilizes smaller neutral axis depth, higher strain in nonprestressed steel and a bit larger moment redistribution at ultimate than NSC. Typical code recommendations (ACI, CSA and EC2) for permissible moment redistribution are examined. The effect of concrete strength on moment redistribution in prestressed beams is well reflected in ACI but inadequately reflected in CSA and EC2. A simplified equation for calculating moment redistribution in continuous prestressed beams is proposed.     

无粘结与有粘结预应力混凝土梁抗震性能的试验对比研究

基于四对无粘结预应力混凝土梁与有粘结预应力混凝土梁的低周反复加载试验,较为系统地研究了上述两种预应力混凝土梁的延性、耗能性、变形恢复能力及破坏特征等抗震性能。研究表明:无粘结预应力混凝土梁的延性和变形恢复能力优于有粘结预应力混凝土梁,其延性系数平均高出20%;有粘结预应力混凝土梁的耗能能力优于无粘结预应力混凝土梁,其等效粘滞系数平均高出29.2%;有粘结预应力混凝土梁的承载力略高于无粘结预应力混凝土梁,其承载力平均高出7.42%;研究成果为不同工程情况下预应力梁的设计与选用提供参考。     

The effect of traditional reinforcement – prestressed reinforcement ratio on the behaviour of concrete beams

Firstly, the effect of traditional reinforcement – prestressed reinforcement ratio on the behaviour of concrete beams up to failure was experimentally investigated. The beams were 10 m long and 0.5 m high, with different ratios of traditional and prestressed reinforcement. The total quantity of reinforcement in each beam was selected to provide their equal ultimate bending bearing capacity. Deflections, stresses in concrete, traditional and prestressed reinforcement, as well as concrete cracks, were monitored until the beams failure. Using the previously developed numerical model of authors of this paper for static analysis of spatial frame structures, which can simulate main nonlinear effects of their behaviour, then numerical analysis of tested beams was performed. Good agreement was obtained between the experimental and the numerical results, which confirms the possibility of practical application of the adopted numerical model. Main conclusions and recommendations for practical applications according to results of performed tests are given at the end.     

无粘结CFRP筋部分预应力混凝土连续梁试验与分析

制备了9根两跨无粘结CFRP筋部分预应力混凝土连续梁,并完成了每跨三分点加载试验。考察了在加载过程中的开裂、中支座控制截面非预应力筋屈服、跨中控制截面非预应力筋屈服、极限破坏状态等阶段的受力特征,获得了无粘结CFRP筋在设计用承载能力极限状态和真实承载能力极限状态下的应力增长规律,基于试验结果提出了在这两个状态下的中支座两侧等效塑性铰长度计算公式,提出了分别以中支座控制截面综合配筋指标为自变量和以中支座控制截面相对塑性转角为自变量的弯矩调幅的计算公式。      

Simulating RC beams with unbonded FRP and steel prestressing tendons

A partial interaction based analysis to simulate the behaviour of RC beams with prestressed unbonded tendons is proposed. Unlike bonded reinforcement, the strain developed in unbonded reinforcing tendons under bending is uniform along the length of the member and is thus member dependant. Conventional analysis techniques incorporate correction factors and empirical components in defining the strain developed in both the unbonded and bonded reinforcement. Being semi-empirical, the post-cracking analysis cannot directly simulate the effects of tension-stiffening on the untensioned bonded reinforcement. Accordingly, this paper presents a segmental moment–rotation approach for simulating the behaviour of RC beams with unbonded prestressed reinforcement, such that the mechanics of the approach removes the reliance on empiricisms in defining the reinforcement and unbonded tendon behaviour. Validated against experimental results, the approach is shown to accommodate concrete creep, shrinkage and reinforcement relaxation, thus enabling prestressing losses to be quantified.     

无粘结智能预应力简支梁的力学性能研究

针对混凝土简支梁的挠度控制问题,提出了在梁中使用随活载变化而变化的智能预应力方法,即根据梁承受的荷载情况,通过梁端智能锚具的顶升、回缩改变梁中的预应力大小,从而实现梁的挠度始终控制在目标范围内。研究中以一根跨中挠度为控制目标的智能预应力简支梁在移动荷载作用下的力学分析,推导了结构的控制微分方程,并通过数值算例演示了智能预应力梁的工作过程,说明了控制思想的可行性。