配置600MPa钢筋的预应力混凝土梁受弯性能研究

为研究配置600 MPa级高强钢筋有粘结部分预应力混凝土梁的受弯性能,在静力荷载作用下,进行了9根纵向受拉非预应力筋采用600 MPa级高强钢筋的试验梁受弯性能试验.对比分析试验梁的破坏特征、受力过程、受弯承载力、挠度等.研究结果表明:配置600 MPa级高强钢筋的后张法有粘结部分预应力混凝土梁和配置普通钢筋后张法有粘结部分预应力混凝土梁的受力性能相同;配置600 MPa级高强钢筋的试验梁的受弯承载力可以按照现行《混凝土结构设计规范》中相关公式计算.当600 MPa级高强钢筋取520 MPa的强度设计值时,采用现行规范计算配置600 MPa级高强钢筋的试验梁受弯承载力的安全储备较高.     

配置HRB500级非预应力筋的无粘结部分预应力混凝土梁受弯性能试验研究

无粘结部分预应力混凝土梁受其自身结构特点的限制,抗弯承载力较低.为改善无粘结部分预应力混凝土梁的受力性能,开展了HRB500级钢筋在该结构形式中的应用研究.主要考虑了非预应力强度等级及非预应力筋配筋率对无粘结部分预应力混凝土梁受弯性能的影响.研究结果表明,HRB500级钢筋的加入显著提高了该结构的受弯性能.     

配置高强钢筋的无粘结部分预应力梁受弯试验研究及有限元模拟分析

通过对3根无黏结部分预应力混凝土梁进行受弯性能试验,对比分析混凝土强度等级对配置600 MPa钢筋的无粘结部分预应力混凝土梁的挠度、抗弯承载力的影响。采用ANSYS软件对试验梁进行有限元模拟,分析结果和试验结果较为吻合。用ANSYS有限元软件分析研究非预应力筋配筋率,非预应力钢筋强度等级及预应力度对梁挠度、极限应力增量及抗弯承载力的影响。研究结果表明:增大非预应力筋钢筋强度可以提高梁的极限承载能力和极限应力增量;提高非预应力筋的配筋率或者增大预应力度可以提高梁的极限承载能力但不会提高粱的极限应力增量。     

配500MPa钢筋后张有粘结预应力混凝土梁受弯试验

目的研究采用500 MPa钢筋作为纵向受拉非预应力筋的后张有粘结预应力混凝土梁的受弯性能,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500 MPa钢筋提供试验依据.方法采用两点对称集中的同步分级反位加载方式,对8根试验梁进行静力加载试验.结果开裂弯矩实测值与计算值比值的均值为1.094.考虑纵向受压非预应力筋参与受弯作用时,受弯承载力实测值与计算值比值的均值为1.032.正常使用状态下短期挠度和曲率实测值与各自计算值比值的均值分别为1.055和0.988.结论试验梁达到受弯极限状态时,尽管钢绞线配筋率较高而未屈服,但500 MPa钢筋可屈服,且梁的破坏仍具有一定延性.根据平截面假定和应变协调条件计算的受弯承载力与实测值符合较好.可按现行《混凝土结构设计规范》公式计算试验梁的变形.     

无粘结部分预应力混凝土受弯构件短期刚度的试验研究

对39根有不同的预应力无粘结筋、非预应力有粘结筋和跨高比的混凝土梁进行了试验和研究。分析了影响受弯构件开裂刚度的主要因素，提出了无粘结部分预应力混凝土受弯构件短期刚度的计算公式。经本次试验及其它文献共70根无粘结部分预应力混凝土梁的试验结果验证，该公式计算结果与试验结果吻合良好。文中还对无粘结部分预应力混凝土受弯构件其它弯曲性能进行了研究。     

无粘结部分预应力混凝土受弯构件短期刚度的试验研究

对３９根有不同的预应力无粘结筋、非预应力有粘结筋和跨高比的混凝土梁进行了试验和研究。分析了影响受弯构件开裂刚度的主要因素，提出了无粘结部分预应力混凝土受弯构件短期刚度的计算公式。经本次试验及其它文献共７０根无粘结部分预应力混凝土梁的试验结果验证，该公式计算结果与试验结果吻合良好。文中还对无粘结部分预应力混凝土受弯构件其它弯曲性能进行了研究。     

配HRBF500级钢筋混凝土梁受弯承载力试验

试验设计制作了7根配有500 MPa细晶粒高强钢筋的钢筋混凝土梁,通过变化保护层厚度、纵筋配筋率、混凝土强度等因素,分析研究高强钢筋混凝土梁的承载力.试验结果表明,应用了500 MPa细晶粒高强钢筋的混凝土梁承载力的实测结果与计算值比较接近,可以继续沿用现有的规范计算模式.     

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.     

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.     

细晶粒高强钢筋混凝土梁受弯性能试验与参数分析

为研究配置了细晶粒高强钢筋混凝土梁的受弯性能,制作了HRBF400、HRBF500级钢筋混凝土矩形截面梁各4根进行静力抗弯试验.研究表明HRBF筋混凝土梁在短期荷载作用下的最大裂缝宽度实测值满足规范要求,但计算值不满足.HRBF400级钢筋混凝土梁在正常使用条件下的挠度能满足规范要求,HRBF500级钢筋混凝土梁不能够满足规范要求.推导了HRBF筋混凝土梁在裂缝/挠度控制条件下的承载力计算公式,提出了构件承载力利用系数的概念,分析了钢筋强度、钢筋直径、混凝土强度、配筋率、混凝土保护层厚度、高跨比对构件承载力利用系数的影响.在经济配筋率范围内,HRBF筋混凝土梁的延性基本满足要求.HRBF筋混凝土梁的耗能能力在较低配筋率时与普通钢筋混凝土梁相近,但随着配筋率的提高,其耗能能力较普通钢筋混凝土梁降低的快.同配筋率下,HRBF筋混凝土梁在弹性阶段的耗能能力较普通钢筋混凝土梁要高,且随着配筋率的增大而提高.     

高强钢筋RPC梁受弯构件正截面承载力试验研究

对6根高强钢筋RPC(Reactive Powder Concrete)简支梁进行了静力三分点加载试验,分析了不同纵筋配筋率、纵筋等级、纵筋直径和受压钢筋直径不同时对梁的受力性能影响,得到结论为:平截面假定对于高强钢筋RPC梁同样适用;配筋率是高强钢筋RPC梁承载力的主要影响因素;参照普通钢筋混凝土梁正截面承载力计算模型,导出了高强钢筋RPC受弯构件正截面承载力计算公式;高强钢筋RPC梁的界限相对受压区高度为0.62。     

体内无粘结预应力混凝土梁受弯承载力计算模型研究

以两点对称荷载作用下无粘结预应力混凝土简支梁为研究对象,基于混凝土梁的整体变形及塑性铰分布特点,通过对梁实际曲率分布进行简化后计算得出预应力筋的应力增量,进一步提出了无粘结预应力混凝土简支梁受弯承载力的计算方法.通过77根无粘结预应力混凝土梁的试验数据对建议抗弯承载力计算模型进行验证,并将计算结果与美国ACI318规范的计算模型及其它模型的计算结果进行了对比.结果表明:无粘结预应力混凝土梁受弯承载力的试验值与理论预测值之比的平均值为1.047,标准差为0.077,变异系数为0.073,二者吻合较好;与其他计算模型的计算结果相比,本文建议计算模型较真实地反映了预应力混凝土梁的曲率分布,可更准确的计算无粘结预应力混凝土梁的抗弯承载力.     

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。     

配置HRBF500钢筋的无粘结预应力梁受弯性能试验研究

进行了10根简支梁的受弯性能试验,研究了以HRBF500钢筋作为纵向受拉钢筋的无粘结预应力混凝土梁的破坏特征、预应力增量、受弯承载力以及位移延性。试验研究表明：在达到极限状态之前,试验梁中受拉的HRBF500钢筋均已屈服;梁破坏时,受压区混凝土压碎,破坏较为突然;无粘结预应力筋的实测极限预应力增量与综合配筋指标仍基本成线性关系,但较规范GB 50010-2010中公式的计算值明显偏大,计算值与试验值比值平均为0.35;梁跨中的屈服位移较大,但位移延性较差,位移延性系数平均为1.67,且随综合配筋指标增大,位移延性系数减小。根据笔者及相关文献中的试验结果,分析得到了无粘结预应力筋的极限预应力增量计算的建议公式,当极限预应力增量试验值〈450MPa时,该式的计算值与试验值符合较好。     

配置高强钢筋混凝土梁抗弯刚度的研究

随着高强钢筋的使用,混凝土梁的变形计算和控制显得更为重要.为了研究配置HRB500级高强钢筋混凝土梁的变形性能,对28根配置500MPa钢筋的混凝土梁进行了受弯刚度试验和分析,研究结果表明,现行国家混凝土规范GB 50010-2002刚度计算公式和作者提出公式与试验值吻合较好,适用于配置高强钢筋的混凝土梁变形计算.结合本次试验数据,对国内各规范的刚度计算方法进行了比较研究,并对影响刚度的主要因素进行了分析,提出了刚度计算公式进一步简化的建议.     

钢筋混凝土梁电化学锈蚀及受弯承载力试验研究

设计电化学加速锈蚀试验,对钢筋混凝土梁进行加速退化,并对混凝土梁中钢筋锈蚀程度进行宏观、定量评定. 通过对试验梁锈蚀后的加载试验,研究了钢筋锈蚀对钢筋混凝土梁受弯承载力的影响. 试验结果表明:钢筋锈蚀对于钢筋混凝土梁的破坏形式和受弯承载能力有影响;严重的钢筋锈蚀对梁的刚度有明显的影响;钢筋对弯曲裂缝开展的抑制作用随着锈蚀程度的加深而降低.     

CFRP板侧面加固钢筋混凝土梁的抗弯性能试验

对CFRP板侧面加固混凝土梁的受弯性能进行了试验,分析了碳纤维板加固面积、加固位置、配筋率等参数对加固梁受弯性能的影响,结果表明:使用碳纤维板加固钢筋混凝土受弯构件,可以显著提高其受弯承载力和抗弯刚度,但两者之间并不成正比,CFRP板的用量有一个最佳值;混凝土强度的提高对加固效果的影响不显著,但配筋率的变化对加固效果有较大的影响,低配筋率的梁使用CFRP板加固后承载力的提高幅度要比高配筋率的梁显著;由于CFRP板的弹性模量比钢筋的弹性模量小,加固梁破坏时的挠度仍较大.建议在实际工程中应尽量采用弹性模量高、厚度小的CFRP板,并保证其锚固长度.     

体外CFRP筋加固混凝土梁抗弯性能试验

目的 研究体外CFRP筋加固钢筋混凝土简支梁的抗弯性能,探讨体外预应力CFRP筋加固混凝土梁抗弯承载力的计算方法.方法 通过对13根体外CFRP筋加固试验梁的静载试验,分析加固梁的破坏形态、裂缝开展、挠度、混凝土应变、体内受拉钢筋和体外CFRP筋应变的变化情况,对比分析各种因素对加固梁极限荷载的影响.结果 加载过程中,跨中截面混凝土的平均应变沿梁高基本呈直线分布;当体外CFRP筋弯折角度大于10°时,对梁体抗弯性能不利;随着混凝土强度的提高,加固梁抗弯承载力的提高不明显.对于体内受拉钢筋配筋率较大的梁,采用体外预应力CFRP筋加固效果并不明显.结论 体外CFRP筋加固钢筋混凝土梁梁体的平均应变仍符合平截面假定,在实际加固工程中应该考虑带载水平的影响,对于忽略二次效应后的体外预应力CFRP筋加固体系,抗弯承载能力可进行简化计算,简化计算结果与实测结果吻合较好.     

部分再生混凝土梁的试验

为了研究部分再生骨料混凝土梁的力学性能,完成了5种配筋率共15根部分再生骨料混凝土梁的试验.试验结果表明平截面假定理论同样适用于部分再生骨料混凝土结构.部分再生骨料混凝土受弯构件的正截面承载力与普通混凝土受弯构件相比并没有降低,但是其刚度相对于普通混凝土受弯构件有所减小.通过分析得到了部分再生骨料混凝土受弯构件正截面承载力计算公式和受弯构件刚度计算的修正公式.给出了部分再生骨料混凝土轴心受压和偏心受压极限压应变以及梁最小配筋率的取值建议;通过ANSYS软件完成了部分再生骨料混凝土受弯构件的有限元分析,计算结果与试验结果吻合较好.     

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。