SRC柱抗震性能和抗震性态水平指标试验研究

进行6个1/2比例的型钢混凝土框架柱(SRC)的低周反复加载试验,主要研究轴压力系数和体积配箍率对型钢混凝土柱滞回特性的影响和SRC柱在不同抗震性态水平的变形指标.通过试验结果分析了SRC柱试件的破坏形态、变形能力、滞回特性等抗震性能指标.基于不同性能水平下的变形和相关参数试验结果,提出了以裂缝宽度和纵向钢筋应力水平、残余变形、极限转角分别作为正常使用、可修和避免倒塌等性能水平的评定参数,并建议了相应性能水平的限值.该研究成果可供型钢混凝土结构基于性能的抗震设计研究和工程实践参考.     

预应力型钢混凝土梁结构设计与研究

采用预应力技术改善大跨度型钢混凝土梁正常使用性能,从而形成新型的预应力型钢混凝土梁(PSRCB)组合结构。文章基于大跨度框架梁结构设计,对型钢混凝土梁与预应力型钢混凝土梁结构方案进行了对比研究,采用非线性有限元分析考察了预应力型钢混凝土梁的受力机理和结构设计的可靠性。结果表明:大跨度型钢混凝土梁的配筋由正常使用性能(如最大裂缝宽度)控制,采用预应力型钢混凝土梁更加经济合理;预应力型钢混凝土框架梁内置型钢减小了开裂后刚度的变化量,材料强度得到充分发挥;适度增加型钢混凝土梁预应力度可以减小的梁跨中挠度,降低钢筋及型钢受拉应力,改善其正常使用性能。     

蒙皮钢筋在高强钢筋混凝土受弯构件中的应用

为了研究配置500 MPa钢筋的混凝土梁的受弯性能,对4根矩形截面混凝土梁进行了受弯破坏试验.考虑到应用500 MPa钢筋作为受力主筋,可能会导致构件在高应力状态下出现过宽裂缝而不能满足结构适用性和耐久性的要求,试验设计了两组配有蒙皮钢筋的梁进行受弯承载力、变形及裂缝宽度的对比研究.试验结果表明,蒙皮钢筋的配置能够有效地减小受弯构件的整体变形,限制裂缝的开展宽度,使得梁在正常使用阶段能够满足裂缝宽度限值要求,可作为控制构件裂缝宽度的一种新型配筋方式.     

无粘结部分预应力纤维聚合物筋混凝土梁试验

目的研究无粘结CFRP筋部分预应力混凝土受弯构件的受力性能,荷载作用下CFRP筋应力增量、受弯构件变形以及裂缝分布特征.方法设计制作4根简支试验梁,梁中以CFRP筋作无粘结预应力筋、普通钢筋作非预应力筋,对试验梁在两点进行分级加载,根据各梁试验结果对这类梁的受力性能展开研究.结果试验梁的裂缝分布比较均匀,且主要集中在纯弯曲段;混凝土的开裂对梁的变形及CFRP筋应力增量影响不大,而非预应力钢筋屈服后,试验梁变形及CFRP筋应力增量明显增大,且CFRP筋极限应力增量受综合配筋指标影响显著;提出了以综合配筋指标为自变量的无粘结CFRP筋极限应力增量计算公式.结论无粘结CFRP筋部分预应力混凝土受弯构件有良好的力学性能,试验结果为开展这类梁的设计研究提供了理论依据.     

配置500MPa钢筋的混凝土梁受弯性能试验研究

采用两点对称集中的同步分级加载方式,对14根配500 MPa钢筋的混凝土梁进行静力加载试验,了解其受弯破坏形态、受弯承载力、裂缝分布及变形等情况,为工程中推广应用500MPa钢筋提供试验依据。同时对其中6根配置表层钢筋的混凝土梁进行受弯承载力、裂缝形态及变形的对比分析。试验结果表明,此类构件的受力性能与普通钢筋混凝土受弯构件基本相同,可按照现行《混凝土结构设计规范》计算试验梁受弯承载力和变形,但裂缝宽度计算值偏大。同时,在构件的混凝土保护层中配置表层钢筋能有效控制裂缝间距和裂缝宽度,并能在一定程度上提高构件的刚度。根据试验结果,建议了此类构件的裂缝间距和裂缝宽度计算公式。     

钢筋锈蚀及混凝土劣化耦合对梁构件力学性能的影响

设计人工模拟环境,研究酸雾、氯盐及硫酸盐混合盐雾侵蚀以及碳化耦合作用下钢筋混凝土梁破坏模式、锈胀裂缝宽度、受弯承载力、荷载-挠度曲线,重点研究钢筋锈蚀与混凝土劣化耦合作用的影响.结果表明:钢筋锈蚀率低于3.27%时,试验梁基本没有锈胀开裂,受弯破坏模式主要为受压区混凝土压碎,极限承载力随锈胀裂缝宽度增加快速减小;锈胀裂缝产生后,破坏形式逐渐转变为受拉钢筋屈服破坏,且承载力随钢筋锈蚀率大幅增加而缓慢减小.荷载-挠度曲线的峰值和斜率随劣化程度增加而减小.钢筋锈蚀导致混凝土开裂,混凝土劣化降低对钢筋的约束,两者耦合加速黏结性能退化,从而导致梁构件力学性能退化.理论分析了试验现象产生的原因,并对试验结果和理论计算结果进行了验证.     

钢筋钢纤维混凝土T形截面梁受剪裂缝控制试验研究

为了研究钢筋钢纤维混凝土T形截面梁的受剪裂缝控制问题,设计了高度为700 mm的钢筋钢纤维混凝土T形截面试验梁,考虑钢纤维体积率变化(0.8%～1.6%)的影响,开展了对称集中荷载作用下的试验研究。主要介绍了试验梁的斜裂缝开展形态和斜裂缝宽度的计算公式,同时检测了试验梁剪压区的混凝土应变、箍筋应变、跨中挠度、斜截面开裂荷载等成果,分析了钢纤维体积率对斜截面开裂荷载和斜裂缝宽度的影响规律,提出了斜截面开裂荷载和裂缝宽度计算公式。研究发现,钢纤维有效提高了低配箍率试验梁的抗裂性能,改善了裂缝分布,T形截面梁的翼缘对腹板斜裂缝宽度的影响不大,与矩形梁的裂缝宽度计算公式基本一致。     

梁侧锚固钢板加固混凝土梁受剪性能试验

为了研究梁侧锚固钢板加固混凝土梁（BSP梁）的受剪性能,对1根对比梁和4根BSP梁开展四点弯曲受剪试验.考察各试件的破坏模式、初始开裂荷载、裂缝形态、荷载-位移关系、钢筋和钢板应变等受力特性,分析试件受剪承载力、刚度、延性、钢筋和钢板应变与钢板宽度及锚栓间距之间的关系,揭示了BSP梁的受力机制.试验结果表明,采用梁侧锚固钢板法不仅能够有效地提高混凝土梁的受剪承载力,还能够增大刚度,改善延性,限制裂缝开展并使裂缝分布均匀,降低箍筋及纵筋应变,提升梁的受剪甚至受弯性能.     

型钢高强高性能混凝土梁有限元分析

以梁构件为研究对象,借助ANSYS有限元分析软件,对型钢高强高性能混凝土梁构件进行性能方面的分析研究。结果表明,ANSYS模拟的型钢高强高性能混凝土结构梁与实际试验梁裂缝发展过程基本上是相符合的;型钢高强高性能混凝土梁的受力情况,包括型钢、钢筋的应力应变,混凝土的应力应变情况均与试验梁实际情况一致,说明ANSYS大型软件在模拟梁构件时是可行的。     

无粘结CFRP筋部分预应力混凝土梁刚度及裂缝宽度计算方法

为了推导表达形式统一的无粘结CFRP筋部分预应力混凝土梁刚度及裂缝宽度计算公式,定义了无粘结CFRP筋应力增量与有粘结钢筋应力增量的比值为无粘结CFRP筋等效折减系数。在刚度计算公式中用无粘结CFRP筋的等效折减面积与普通钢筋面积之和与截面有效面积之比这一等效纵向受拉钢筋配筋率替代现行规范中的纵向受拉钢筋配筋率,在裂缝宽度计算公式中用无粘结CFRP筋的等效折减面积与普通钢筋面积之和这一等效纵向受拉钢筋面积替代现行规范中的纵向受拉钢筋面积。从而形成了与现行规范相协调的刚度及裂缝宽度计算公式,按所推导的刚度及裂缝宽度公式的计算结果与试验结果吻合良好。     

FRP筋混凝土梁裂缝控制验算方法的研究

在试验及国外有关成果的基础上，提出了FRP筋混凝土梁的最大裂缝宽度计算公式；给出了能够用于工程实际的FRP筋混凝土梁最大裂缝宽度限值及使用荷载作用下FRP筋的允许应变限值的取值建议；指出在进行FRP筋混凝土梁截面的配筋设计时，很多情况下起控制作用的将是裂缝宽度的允许值而不是其极限强度。     

无粘结CFRP筋预应力梁刚度及裂缝的计算

为了推导表达形式统一的无粘结CFRP筋部分预应力混凝土梁刚度及裂缝宽度计算公式,定义了无粘结CFRP筋应力增量与有粘结钢筋应力增量的比值为无粘结CFRP筋等效折减系数.在刚度计算公式中用无粘结CFRP筋的等效折减面积与普通钢筋面积之和与截面有效面积之比这一等效纵向受拉钢筋配筋率替代现行规范中的纵向受拉钢筋配筋率,在裂缝宽度计算公式中用无粘结CFRP筋的等效折减面积与普通钢筋面积之和这一等效纵向受拉钢筋面积替代现行规范中的纵向受拉钢筋面积.从而形成了与现行规范相协调的刚度及裂缝宽度计算公式,公式的计算结果与试验结果吻合良好.     

Fatigue properties of special kind of reinforced concrete composite beams

The special reinforced concrete composite beam consists of a steel fiber reinforced self-stressing concrete composite layer and a reinforced concrete T-beam, and constructional bars are set up at their bonding interface. Fatigue properties of the composite beam under the action of negative moment were experimentally studied. Through inverted loading mode the load-bearing state of a composite beam was simulated under the action of negative moment. With the ratios of constructional bars being 0, 0.082% and 0.164% respectively as parameters, the effects of constructional bars on the properties of composite beam, such as fatigue life, crack propagation, rigidity loss as well as damage behavior of bonding interface, were studied. The mechanism of the constructional bars on the fatigue properties of the composite beams and the restriction mechanism of crack widths and rigidity loss were analyzed. The test results show that the constructional bars can enhance the shear resistance of the bonding interface between composite layer and old concrete beam and restrict expanding of steel fiber reinforced self-stressing concrete, which are beneficial to synergistic action of composite layer and old concrete beam, to reducing the stress amplitude of bars and the crack width of composite layer, and to increasing the durability and fatigue life of the composite beam.     

GFRP筋混凝土梁受弯性能试验

为改善GFRP(glass-fiber reinforced polymer)筋混凝土梁裂缝宽度较大的缺陷,提出一种将GFRP筋穿入金属波纹管并灌注水泥基高强灌浆料的新型构造措施,内部高强水泥基灌浆料与GFRP筋的黏结性能较好,共同参与受拉,外部金属波纹管可约束内部黏结裂缝的扩展,并增强与混凝土之间的黏结作用,进而减小GFRP筋混凝土梁的裂缝宽度.为验证其可行性,对配置钢筋、拉挤GFRP筋以及新型构造措施GFRP筋的6根简支梁开展了单调加载受弯试验,考察了GFRP筋混凝土梁在正常使用极限状态下的裂缝分布、平均裂缝间距以及平均裂缝宽度的发展规律.试验结果表明:与普通拉挤GFRP筋相比,新型构造措施可减小梁在使用阶段的裂缝宽度,延缓顺筋裂缝的出现;新型构造措施GFRP筋混凝土梁可满足各国规范0.5 mm最大裂缝宽度的限值规定,普通GFRP筋混凝土梁则不能满足要求;当GFRP筋配筋率接近或大于界限配筋率时,梁表现为首先混凝土受压破坏、最后FRP纵筋受拉断裂的失效模式,其受弯承载力高于钢筋混凝土梁,破坏前有较大的变形能力,平均挠跨比约为1/56.     

锈蚀钢筋混凝土梁抗弯性能数值模拟

采用DIANA有限元软件建立分离式钢筋混凝土梁模型,同时根据已有研究成果建立锈蚀钢筋及钢筋-混凝土界面的性能退化模型,通过试验验证了模型在锈蚀钢筋混凝土梁抗弯性能分析中的实用性。在此基础上,对锈蚀梁的梁拱作用转换和不均匀锈蚀梁的受力性能进行了数值模拟。结果表明：在钢筋端部锚固良好的情况下,剪弯段黏结破坏引起锈蚀梁的受力机制由梁作用向拱作用转换,且最终导致梁在使用荷载下的抗弯刚度降低34％～44％;纵向不均匀锈蚀梁的抗弯性能评价可简化为全跨均匀锈蚀梁,且计算承载力时宜取不均匀分布锈蚀率的最大值,计算刚度时宜取其平均值。     

CFRP布加固混凝土梁裂缝宽度计算方法

为完善CFRP布加固混凝土梁裂缝宽度计算方法,一方面基于粘结-滑移理论,对CFRP布加固混凝土梁的裂缝间距和宽度公式进行推导,提出了适用于计算CFRP布加固钢筋混凝土梁和有粘结预应力混凝土梁裂缝宽度的理论分析方法;另一方面又按照传统钢筋混凝土结构裂缝分析思路,在平均裂缝宽度lm计算公式中引入CFRP布和有粘结预应力筋影响项,在裂缝宽度wm计算公式和钢筋应力不均匀系数ψ的计算公式中引入考虑CFRP布和有粘结预应力筋作用的影响系数δf,并给出相应半理论半经验公式.两种分析方法的计算结果与试验结果吻合较好.     

配置高强钢筋的混凝土梁裂缝试验研究

采用两点对称集中的同步分级加载方式,对8根配置500MPa钢筋和4根配置400MPa细晶钢筋的混凝土梁进行静力加载试验,观测试件的裂缝发展过程,了解此类构件的裂缝特点,为工程中推广应用500MPa钢筋和400MPa细晶钢筋提供试验依据。试验结果表明,配置500MPa钢筋和400MPa细晶钢筋的受弯构件裂缝发展规律与普通钢筋混凝土受弯构件基本相同,但在正常使用状态下,按照现行混凝土结构设计规范对此类构件进行裂缝宽度验算,计算值均大于试验值。同时,结合其它67根配置高强钢筋的混凝土梁试验数据,评估了现行混凝土结构设计规范裂缝宽度公式的适用性,并在该规范的计算模式基础上,提出平均裂缝间距及短期最大裂缝宽度计算的修正公式,修正公式的计算结果与试验结果符合较好。     

GFRP筋活性粉末混凝土梁正截面抗裂度计算方法

为研究GFRP筋活性粉末混凝土梁抗裂性能,进行8根GFRP筋活性粉末混凝土梁受弯性能试验,获得这类梁的开裂荷载试验值.参照普通钢筋混凝土梁正截面抗裂度计算方法,结合活性粉末混凝土受拉应力-应变关系,建立GFRP筋活性粉末混凝土梁正截面抗裂度计算模型,得到与配筋率成线性关系的截面抵抗矩塑性影响系数的计算公式.将按此公式计算得到的开裂荷载计算值与试验值进行对比,结果表明两者吻合良好.由此得到GFRP筋活性粉末混凝土梁正截面抗裂度计算方法.     

体外预应力加固大跨度混凝土梁的试验研究

大跨度钢筋混凝土梁加固技术作为一门学科正在迅速发展,提出了许多切实可行的加固方法。以天津某加固改造工程为背景,通过对12根简支梁及6榀框架梁进行体外预应力加固试验,分析加固后梁体的承载能力及使用性能,提出了适合本工程的正截面抗弯承载力计算公式及力筋极限应力增量计算公式。结果表明混凝土梁采用体外预应力加固时,可以显著减小梁体跨中挠度及裂缝宽度;承载力极限状态下,可以显著提高梁体抗弯极限承载力;采用适量预应力筋,加固后梁体的破坏形态仍为适筋梁延性破坏等结论。