预制UHPC模板及采用预制模板的RC板受力性能及承载力分析

采用超高性能混凝土（UHPC）制作厚度为10 mm的模板,对UHPC模板进行施工阶段加载试验,评估其作为现浇楼板的模板的可行性;以UHPC模板作为底模,分别制作了6个简支单向板和1个两跨连续单向板,对其进行静力加载试验。结果表明,厚度为10 mm的UHPC板作为建筑模板时,模板下的支撑间距可取0.5 m,模板处于弹性状态下可施加的均布荷载为6 kN/m2,约为施工均布活荷载设计值的1.7倍。以UHPC作为模板的钢筋混凝土（RC）单向板,在板破坏时,UHPC模板与后浇混凝土界面未出现肉眼可见的粘结滑移现象;其受弯承载力约为相同截面尺寸及配筋的RC板的2倍。考虑UHPC模板及受拉区混凝土的受拉作用,建立了这种RC单向板的受弯承载力计算模型,模型的计算值与试验值符合较好。     

配筋超高性能混凝土梁受弯性能及承载力研究

对4根跨高比为16的配筋超高性能混凝土（Ultra High Performance Concrete,简称UHPC）简支梁进行了受弯性能试验及受弯承载力分析,试件变化参数为钢纤维体积掺量和纵向受拉钢筋配筋率。试验结果表明:钢纤维体积掺量从3%提高到5%时,试件的开裂荷载提高了6.0%~11%,极限荷载仅提高了1.4%~2.5%;纵筋配筋率为3.21%的梁发生适筋破坏,配筋率为6.74%的梁发生部分超筋破坏;增加纵筋配筋率可显著提高UHPC梁的受弯承载力（提高34.9%~36.5%）。基于截面平衡条件、平截面假定以及UHPC和钢筋材料本构关系,建立了UHPC梁受弯承载力计算模型,受弯承载力计算值与试验值吻合较好。     

配筋超高性能混凝土用作免拆模板对短柱力学性能影响的实验研究

为进一步提高在海洋浪溅区等严重氯盐腐蚀环境下混凝土结构的耐久性,采用以配筋超高性能混凝土(UHPC)用作免拆模板加素填芯混凝土的技术思路,通过轴压实验研究了配筋UHPC用作免拆模板对短柱轴压力学性能的影响。结果表明,与破坏时海工混凝土柱出现大量的混凝土剥落和钢筋裸露不同,UHPC免拆模板柱的整体性良好,表面的UHPC仅出现少量剥落且钢筋不外露。同时,在等截面和相同配筋的情况下,UHPC免拆模板方柱和圆柱的开裂荷载明显高于高强海工混凝土方柱和圆柱的极限荷载,且分别达到其自身极限荷载的93%和88%。考虑到混凝土对钢筋的有效保护是影响海工混凝土结构耐久性的重要因素,配筋UHPC用作免拆模板这一思路在提高柱体的极限承载力、延性、刚度的同时还可以提高结构的开裂荷载、抗裂性能,有效地提高结构耐久性,适用于沿海工程。其中圆柱的力学性能提高幅度要远高于方柱,从配筋UHPC免拆模板的使用效果和施工便利性考虑,优选UHPC免拆模板圆柱。     

超高性能混凝土梁正截面受弯承载力理论研究

基于64组超高性能混凝土（ultra high performance concrete, UHPC）抗压性能试验数据,分别建立了峰值压应变ε₀、立方体抗压强度f_cu与轴心抗压强度f_c之间的关系以及弹性模量E_c与立方体抗压强度f_cu的关系;基于复合材料力学,建立了受拉区UHPC等效拉应力;基于平截面假定,建立了UHPC梁正截面受弯承载力计算公式,推导了受压区等效矩形应力图形参数、计算公式,并结合UHPC受压本构确定等效矩形应力图形参数。通过28根试验梁的相关数据,验证UHPC梁正截面受弯承载力计算公式及等效矩形应力图形参数取值的可行性。研究结果表明,等效矩形应力图形参数取值较为合理,梁正截面受弯承载力计算值与试验值吻合良好。     

钢筋活性粉末混凝土简支梁受弯力学性能试验与计算

活性粉末混凝土（RPC）与普通混凝土（OC）相比，具有超高的强度、高韧性和优异的耐久性，其构件承载力与刚度计算方法必然不同于普通混凝土构件。该文对4根钢筋活性粉末混凝土简支梁开展受弯性能足尺试验，获得了梁的开裂弯矩、极限弯矩及荷载-跨中位移曲线，揭示了RPC简支梁受弯变形特征与破坏模式，推导了钢筋RPC简支梁的开裂弯矩与正截面受弯承载力计算公式。结果表明:钢纤维RPC极限压应变为4394 με~5200 με，开裂应变为690 με~820 με，均远大于普通混凝土；由于添加了钢纤维，公式推导时必须考虑RPC拉区拉应力的影响，推导所得开裂弯矩、正截面受弯承载力及刚度公式计算值与试验值吻合较好，计算公式具有较高的精度，可用于钢筋RPC梁的设计计算。     

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。     

HPFL加固受火RC梁二次受力正截面承载力研究

 高性能复合砂浆钢筋网(high performance ferrocement laminate, HPFL)作为一种新型的加固方式,具有防火、耐高温、施工简易等优点．为研究其加固受火钢筋混凝土（reinforced concrete, RC）梁的性能,结合已有的对高性能复合砂浆钢筋网的试验研究和对受火后混凝土梁强度、弹性模量等性能的研究成果,采用ANSYS中的PLANE55单元对高温后RC梁截面的温度场进行模拟,并利用计算二台阶模型简化成等效T形截面,考虑未卸载完全下高性能复合砂浆钢筋网同原材料间的应力—应变滞后现象,计算初始荷载下待加固构件的滞后应变,在此基础上结合构件受力情况推导出高性能复合砂浆钢筋网加固受火RC梁二次受力下的正截面承载力计算公式,将计算结果同试验数据进行比较,并给出了工程实际算例．结果表明,理论值与试验值吻合较好,采用高性能复合砂浆钢筋网加固后能提高受火RC梁的承载力,可供有关混凝土结构加固设计参考．     

二次受力下自密实混凝土加固RC梁受弯性能研究

为模拟实际工程中加固构件的真实承载能力,实验在原混凝土构件持续受荷状态下,采用自密实混凝土对构件进行加固、养护。共进行了7根二次受力下自密实混凝土加固钢筋混凝土梁和2根对比梁的受弯性能试验,研究了不同初始受力水平、不同加固厚度及不同界面处理方式对加固钢筋混凝土梁抗弯承载力和截面刚度的影响。试验量测了构件裂缝分布形态、荷载-挠度曲线、钢筋应变发展规律等。结果表明:采用自密实混凝土加固钢筋混凝土梁,能有效地提高钢筋混凝土梁的抗弯承载力、截面刚度等性能;二次受力下自密实混凝土加固梁抗弯承载力随着初始受力水平的增大而降低。在试验结果的基础上,基于平截面假定,提出了二次受力下自密实混凝土加固梁钢筋滞后应变及抗弯承载力计算式,计算结果与试验结果吻合良好。     

实腹式型钢混凝土梁疲劳破坏模式与机理研究

国内外以往研究揭示了实腹式型钢混凝土(SRC)梁在静力荷载作用下具有正截面受弯破坏与斜截面受剪破坏两种模式。该文旨在通过试验研究实腹式SRC梁在疲劳荷载作用下的破坏模式、受力性能和机理。共进行了50根SRC梁的疲劳试验,试件设计考虑了含钢率、配筋率、剪跨比、混凝土强度、设置栓钉连接件与否等参数的变化,剪跨比覆盖到1.0~4.2的范围。为了与SRC梁内部钢梁的疲劳性能进行对比,又开展了8根纯钢梁的疲劳试验。该文阐述了SRC梁各组件的疲劳破坏过程,比较了纯弯段和剪跨段的受力行为。结果表明:剪跨比从1.0变化到4.2,正截面受弯疲劳破坏都是实腹式SRC梁的绝对主导破坏模式,是其抗疲劳设计的关键问题,而斜截面受剪疲劳破坏模式很难呈现。纯钢梁受剪疲劳强度远比其张开型的正截面受弯疲劳强度高的特性,同样体现在SRC梁内部钢梁的疲劳性能上。内部钢梁正截面受弯疲劳破坏是整个SRC梁疲劳破坏的标志,改善钢梁疲劳强度的构造措施对提升SRC梁的疲劳性能具有重要意义。     

纤维织物增强高延性混凝土加固受损RC梁受剪性能试验

为研究二次受力对纤维织物增强高延性混凝土(TRHDC)加固钢筋混凝土(RC)梁受剪性能的影响,对8根TRHDC加固梁和1根对比梁进行了静载试验,分析了纤维织物层数、损伤程度及持载水平对梁破坏形态、荷载-挠度曲线、荷载-箍筋应变曲线及荷载-织物应变曲线的影响。试验结果表明：所有梁均发生了剪压破坏,仅一根梁出现剥离现象;TRHDC可有效限制斜裂缝的发展,延缓箍筋屈服和刚度退化;TRHDC加固显著地提高了梁的受剪承载力和变形能力,最高分别达67%和54%;加固效果未完全随纤维织物层数的增大而提高,与TRHDC面层利用率有关;原梁箍筋屈服之前,损伤程度对加固梁受剪性能的影响不明显,原梁箍筋屈服之后,加固梁受剪承载力随损伤程度的增大而降低;加固效果随持载水平的提高而降低;两层纤维织物的TRHDC可有效修复完全受损RC梁的受剪性能;建立了考虑二次受力的TRHDC加固RC梁受剪承载力的计算公式,且计算值与试验结果吻合较好。     

高强型钢超高性能混凝土梁受弯性能试验研究及有限元分析

为研究高强型钢超高性能混凝土梁的受弯性能,以配钢率、型钢位置和钢纤维体积分数为变化参数,设计了6个试件,并对其进行了静力加载试验,获得了试件的破坏形态和荷载-跨中挠度曲线,分析了试件的承载能力和变形能力,以及型钢、纵向钢筋和超高性能混凝土的应变变化规律。基于试验研究,建立了高强型钢超高性能混凝土梁受弯性能的有限元分析模型,计算结果与试验结果吻合较好,进而进行了参数分析。结果表明：所有试件均发生的是适筋破坏,纵向受拉钢筋和型钢下翼缘率先屈服,然后受压区超高性能混凝土被压碎;在试件的破坏阶段,所承担的荷载会依次经历陡降、波动、缓慢上升和缓慢下降四个阶段;试件的变形能力系数超过5,呈现出较强的变形能力;试件开裂前,超高性能混凝土的应变符合平截面假定,但开裂后,只有受压区和受拉区在中和轴附近的一小部分超高性能混凝土应变呈线性分布;配钢率和型钢强度增大,试件的承载能力和变形能力均提高;超高性能混凝土抗压强度增大及型钢从截面居中位置下移,试件的承载能力提高,但变形能力下降;钢纤维体积分数增加,试件的抗裂能力和变形能力均提高,但承载能力变化不显著。     

模拟不中断交通状况下粘贴碳纤维布加固钢筋混凝土梁试验研究

为了调查动荷载作用下碳纤维布与钢筋混凝土梁的粘贴性能及加固效果,进行了5根模拟交通荷载(等幅正弦波形动荷载)作用下粘贴碳纤维布加固钢筋混凝土梁和1根保持荷载下粘贴碳纤维布加固钢筋混凝土梁以及2根对比梁的试验研究。试验中考虑了混凝土等级、配筋率、有无锚固条、粘贴长度、荷载幅值5个变化参数。试验结果表明,在模拟交通荷载的作用下,碳纤维布加固的钢筋混凝土梁粘贴性能满足要求,粘贴效果良好。在模拟交通荷载后的静载作用下,试验梁的抗弯承载力提高较多,加固效果明显,进一步验证了粘贴效果。     

碳纤维布加固已承受荷载的钢筋混凝土梁抗弯性能试验研究及抗弯承载力计算

进行了6根碳纤维布加固已承受荷载的钢筋混凝土梁和2根对比混凝土梁的抗弯性能试验研究,分析了碳纤维布加固已承受荷载的钢筋混凝土梁的破坏机理,研究了荷载历史对加固梁极限荷载的影响。试验结果表明,粘贴碳纤维布可以有效地提高加固梁的抗弯承载能力。无论荷载历史如何,只要梁承受的初始荷载相同,梁破坏时的极限荷载基本相同。梁端锚固对加固梁的极限荷载影响不明显。根据不同的破坏模式,提出了碳纤维布加固已承受荷载的钢筋混凝土梁的承载力计算方法,给出了工程实用计算公式。     

CFRP筋增强ECC梁弯曲性能试验研究

为研究碳纤维增强树脂复合材料(Carbon fiber reinforced polymer,CFRP)筋/超高韧性纤维增强水泥基复合材料(Engineered cementitious composite,ECC)梁的抗弯性能,对3根CFRP筋/ECC梁、1根玻璃纤维增强树脂复合材料(Glass fiber reinforced polymer,GFRP)筋/梁和1根CFRP筋混凝土梁进行了四点弯曲试验,分析了配筋率、纤维增强树脂复合材料(Fiber reinforced polymer,FRP)筋类型和基体类型对梁抗弯性能的影响。试验结果表明:CFRP筋/ECC梁与GFRP筋/ECC梁和CFRP筋混凝土梁类似,均经历了弹性阶段、带裂缝工作阶段和破坏阶段;配筋率对CFRP筋/ECC梁的受弯性能影响较大。随着配筋率的增加,CFRP筋/ECC梁的承载能力不断提高,延性性能逐渐减弱;ECC材料优异的应变硬化能力和受压延性,使得CFRP筋/ECC梁的极限承载能力和变形能力均优于CFRP筋混凝土梁;由于ECC材料多裂缝开裂能力,CFRP筋/ECC梁开裂后,纵筋表面应变分布比CFRP筋混凝土梁更均匀; 由于聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol,PVA)纤维的桥联作用,CFRP筋/ECC梁破坏时,其表面出现了大量的细密裂缝,且能保持较好的完整性和自复位能力;正常使用阶段,CFRP筋/ECC梁的最大弯曲裂缝宽度均小于CFRP筋混凝土梁。最后,根据试验结果,建立了基于等效应力图的CFRP筋/ECC梁弯曲承载力简化计算模型,确定模型中的相关系数。由简化模型计算的极限承载力与试验结果具有较好的相关性。      

外包GFRP板钢筋混凝土梁的抗剪性能研究

该文提出了一种新型的GFRP-钢筋混凝土高耐久性梁,即普通钢筋混凝土梁外包GFRP 板,其中的GFRP板既为防腐保护,又可兼作模板和受力筋。通过对外包GFRP 板钢筋混凝土梁及其普通钢筋混凝土对比梁进行加载试验,研究其受力特点和破坏模式。试验结果表明:和普通钢筋混凝土梁相比,外包GFRP 板钢筋混凝土梁的抗剪承载力有较大幅度提高。对外包GFRP 板钢筋混凝土试验梁的抗剪承载力进行了分析,计算值与试验值吻合较好。     

混合配筋钢纤维增强混凝土梁受弯承载力试验及理论计算

为研究玻璃纤维增强聚合物复合材料(GFRP)筋与普通钢筋混合配筋钢纤维增强混凝土(SF/混凝土)梁的受弯性能及其受弯承载力计算方法,在考虑受拉区混凝土抗拉强度的基础上,给出混合配筋SF/混凝土梁的界限配筋率及受弯承载力计算公式;在此基础上设计制作了三种配筋方式的SF/混凝土梁,重点探讨了混合配筋率及筋材面积比(A_f/A_s)对试验梁失效模式和受弯承载力的影响;同时,借助已有相关试验结果,对比分析了混凝土强度对混合配筋SF/混凝土梁受弯性能的影响。试验和对比分析结果表明:混合配筋SF/混凝土梁正截面应变仍符合平截面假定;相同配筋形式下,混合配筋SF/混凝土梁的受弯承载力和跨中挠度随筋材面积比A_f/A_s的增加而增大;单层配筋梁的受弯承载力比双层配筋梁大;合理提高混凝土强度可在充分发挥GFRP筋抗拉作用的同时进一步提高混合配筋SF/混凝土梁的受弯承载力;采用本文给出的界限配筋率公式能有效预测混合配筋SF/混凝土梁的失效模式;梁受弯承载力建议公式的预测值与试验值吻合较好,具有良好的适用性。      

水泥基复合材料加固小偏心受压钢筋混凝土柱承载力

通过对工程水泥基复合材料(ECC)加固钢筋混凝土(RC)柱和未加固RC柱进行小偏心受压试验,研究ECC加固RC柱小偏心受压性能。试验结果表明,ECC加固层能有效约束核心混凝土;与未加固柱相比,加固柱的裂缝细而密,达到峰值荷载时受压区ECC尚未被压碎,破坏过程比较平缓,有较好的完整性,并表现出一定的延性特征;相对偏心距相同时,加固柱的开裂荷载、峰值荷载及延性相比未加固柱分别提高了107%～236%、45%～159%、37.4%～41.3%。依据试验结果,绘制出各加固柱跨中荷载-挠度曲线,可分为4个阶段：弹性阶段、裂缝稳定扩展阶段、最大荷载阶段及下降段。随着加固层厚度的增大,相同荷载下ECC竖向应变及钢筋应变越小;随着相对偏心距的增大,相同荷载下ECC竖向应变及钢筋应变越大。基于混凝土结构理论及力学原理,分析ECC加固层对核心混凝土柱的约束机制,提出ECC约束混凝土抗压强度和峰值应变的表达式,推导出加固柱受压承载力计算公式,承载力计算值与试验值相对误差在10%以内,二者吻合良好,为ECC加固混凝土柱在实际工程中的应用提供理论参考。