体外预应力混凝土简支梁抗剪承载力计算方法

将已进行的13根整体式和14根节段式(胶接缝和干接缝)体外预应力混凝土简支模型梁剪切性能模型试验成果,作为建立抗剪承载力简化计算方法的基础资料。根据模型梁剪切性能试验的研究结果,以施工方法(整体式和节段式)、剪跨比、配箍率、接缝类型、体内外预应力筋配比等为参数建立斜截面抗剪承载力的回归计算公式,基于混凝土双轴强度理论和接缝截面极限平衡条件推导接缝截面抗剪承载力计算公式,利用试验数据对计算公式进行验证。按照我国公路桥梁设计可靠度水平和现行规范的要求对计算公式进行修正,提出可用于体外预应力混凝土梁截面抗剪承载力设计的简化计算方法。研究表明,简化计算方法能有效反映体外预应力混凝土梁剪切破坏特点和各主要因素对抗剪承载力的影响规律。     

设置锚筋的新老混凝土结合面抗剪机理及黏结强度计算

设置锚筋的新老混凝土结合面与不设锚筋的新老混凝土结合面的剪切黏结性能有很大的不同,现有新老混凝土黏结强度计算式大都是基于剪切摩擦理论或者是对试验数据进行拟合得到的,不同国家的混凝土结构设计规范也给出了各自的抗剪强度计算式。基于已有的85组设置锚筋的新老混凝土结合面抗剪试验结果对现有典型算式适用性进行验证,结果表明:采用这些方法要么过于保守,要么会导致结构不安全。根据设置锚筋的新老混凝土结合面的受力特点,建立了结合面剪切受力弹簧-摩擦块模型,结合已有剪切试验荷载-滑移曲线,深入分析了结合面全过程剪力传递机理。分析结果表明:结合面抗剪承载力可分为混凝土结合面胶结力、键槽咬合力、钢筋的销栓作用力及摩擦力四部分。在对这四部分的计算方法进行理论分析的基础上,提出了设置锚筋的新老混凝土结合面的抗剪黏结强度计算式。采用已有的20组试验数据对所提出的结合面抗剪黏结强度计算式的适用性进行了验证,试验值与计算值比值的均值为1.182,标准差为0.305,与已有计算方法的对比分析表明,所提出的算式计算结果与试验结果最为吻合,离散性较低。     

腹板嵌入式外包U形钢-混凝土组合梁正弯矩区受弯性能研究

传统钢-混凝土组合梁需要焊接不同形式的抗剪连接件,为避免繁琐的焊接工序及焊接对钢材产生的不良影响,提出了腹板嵌入式外包U形钢-混凝土组合梁。在冷弯成型的U形钢腹板上部开槽,并嵌入到混凝土翼板,与板底横向钢筋共同组成带有混凝土榫连接件的腹板嵌入式外包U形钢-混凝土组合梁(WUCSB)。设计了8个WUSCB的正弯矩区受弯性能试验,考虑U形钢板厚度、连接件间距、混凝土翼缘板宽等参数的影响,分析组合梁的破坏模式,并基于荷载-挠度曲线和荷载-滑移曲线等试验结果对其刚度、承载力和延性等受力性能指标进行评价;建立了有限元模型,进行U形钢板厚度、混凝土翼缘板宽和梁底纵筋直径等3个参数的影响规律分析。试验结果表明：该组合梁满足完全抗剪连接,组合作用良好,U形钢可以达到全截面塑性,具有良好的整体受弯性能;增加U形钢板厚度和梁底纵筋直径可以提高组合梁的承载力;连接件间距、栓钉及箍筋对组合梁的承载力影响较小。基于试验结果和连接件的传力机理,给出了WUSCB抗剪连接度的计算方法;基于全截面塑性假定,给出了WUSCB受弯承载力设计方法,该承载力设计方法具有一定的安全储备。基于换算截面法,给出了受弯刚度计算方法,出...     

碳纤维布加固低强度混凝土梁的抗剪性能

采用外贴U形碳纤维布条的方法对12根低强度(fcu≤15MPa)混凝土梁进行了抗剪加固试验。结果表明,外贴碳纤维布能够明显改善低强度混凝土梁的抗剪性能,梁破坏主要源于纤维布剥离,如果布条端部设置压条,加固梁破坏前有明显先兆。基于断裂力学模型,由拉剪粘结试验确定碳纤维布剥离时所能承受的有效拉力;利用平面桁架模型,提出加固梁外贴U形碳纤维布条剥离时抗剪承载力的计算方法。计算和试验结果的比较分析表明,所提方法可用于低强度混凝土梁的抗剪加固设计。     

装配式大板结构竖向齿槽接缝受剪承载力设计

旨在建立装配式钢筋混凝土(PBP)结构竖向齿槽接缝考虑接缝宽度及接缝配筋率变化的抗剪承载力计算公式和验算公式。以接缝处配筋率和接缝宽度为参数,对18榀试件进行低周反复荷载作用下试验,分析接缝的破坏过程,研究接合筋及接缝宽度对混凝土接缝抗剪强度的影响。认为接合筋、接缝混凝土分别通过压力摩擦机理和斜压杆机理来提供抗剪强度;接缝抗剪强度随接缝处配筋率增大而增大,而与接缝宽度成非线性关系。所提建议公式与试验结果吻合较好,为工程设计提供了借鉴依据。     

反复荷载作用下PBPS竖缝抗震性能试验及理论研究

本文对装配式大板结构(PBPS)竖缝在反复荷载作用下的抗震性能进行研究,以便使装配式结构最终成为一种完善的抗震体系。共设计、试验了18榀试件,描述了试件在反复荷载作用下的受力破坏过程,分析了竖缝的抗震性能及受力机理。认为接缝最大受剪承载力随接合筋直径的增大而增大,与接缝宽度成非线性关系,且通过接缝混凝土的斜压杆机制和接合筋的压力摩擦机制表现出来;反复荷载作用下,接缝强度及刚度退化,脆裂后的接缝受剪承载力通过削弱的斜压杆机制和接合筋的销栓作用表现出来,其大小随接缝宽度的增大而增大,随接合筋直径的增大而增大。提出了竖缝受剪承载力计算公式,并对计算值与试验值进行比较,二者吻合较好。     

预制桥面板齿槽-U筋湿接缝受力机理分析

为改善装配式桥梁预制桥面系连接性能,提升施工效率,提出一种新型齿槽-U筋湿接缝构造。通过非线性有限元模型,从混凝土应变、结合面接触应力、U筋应力等方面分析了其受力机理,并对抗弯性能影响因素开展了参数化研究。结果表明：新型湿接缝弯曲破坏过程中,依次发生预制板齿槽根部混凝土开裂、结合面渐进损伤脱黏、U筋受拉屈服,最终因顶部混凝土压溃导致结构失效。模型存在明显的弹性段、弹塑性段和屈服段。所提出的湿接缝构造U筋传力可靠,极限荷载时已发生屈服。有齿槽模型开裂荷载较无齿槽模型提高30.1%。湿接缝模型抗弯承载力受U筋直径、桥面板厚度影响较大。湿接缝长度对裂后刚度与延性存在影响。     

体外预应力混凝土简支梁剪切性能试验研究

为了研究节段式体外预应力混凝土梁的剪切性能,采用剪跨比、配箍率、接缝类型、体内外预应力筋配比等参数进行了13根整体式和14根节段式(胶接缝和干接缝)体外预应力混凝土简支模型梁试验。描述了模型梁箍筋应力、体外预应力筋应力、挠度随荷载变化规律,以及破坏裂缝形成过程和破坏形态;分析了剪跨比、体内外预应力筋配比、接缝位置和数量及类型对梁剪切性能的影响。研究表明,节段式体外预应力混凝土梁的剪切性能和整体式梁有很大差异,接缝决定着剪切破坏形态与破坏裂缝的形成、较大削弱了梁的抗剪承载力、明显增大了破坏裂缝的宽度和梁体破坏时的变形;配置体内预应力筋能有效改善体外预应力混凝土梁的剪切性能;整体式体外预应力混凝土梁的剪切性能和一般预应力混凝土梁也有一些差异。     

体外预应力混凝土梁受剪承载力计算方法研究

为研究体外预应力对混凝土梁受剪承载力提高的作用机理和体外预应力混凝土梁受剪承载力计算方法,分析钢筋混凝土梁和体外预应力混凝土梁微元体受力特点的区别,探讨体外预应力对受剪性能影响的机理,求解体外预应力对混凝土和箍筋抗剪贡献的提高系数,得到体外预应力混凝土梁受剪承载力理论计算式。采用已有体外预应力混凝土梁剪切破坏的试验数据对理论计算式进行验证,并与各国规范计算结果进行对比。结果表明,理论计算式得到的受剪承载力计算值与试验值的比值均值为0.950,标准差为0.125,提出的计算式可较好地预测体外预应力混凝土梁的受剪承载力,并可以考虑梁的几何尺寸、剪跨比、预应力筋弯起角度、纵筋率、配箍率、纵筋及腹筋屈服强度、混凝土强度等影响因素。     

混凝土砌块砌体剪压作用下抗剪强度公式研究

通过对主拉应力破坏理论和库仑破坏理论及墙体抗剪时的三种破坏形态的分析,研究了混凝土砌块砌体在剪压复合受力下抗剪强度计算方法,建立了混凝土砌块砌体抗剪强度公式.