带钢筋桁架高强再生混凝土板受弯性能试验研究

为研究高强再生混凝土板与普通高强混凝土板受弯性能的差异,进行了4个高强再生混凝土板和2个普通高强混凝土板足尺试件的抗弯性能对比试验。试件的再生混凝土粗骨料取代率100%、细骨料用天然砂,混凝土设计强度等级均为C65,加载方式为三分点单向重复加载。试验分析了各试件的开裂荷载、屈服荷载、极限荷载、挠度、裂缝及破坏过程。研究表明:高强再生混凝土板与普通高强混凝土板相比,受弯破坏过程类似,开裂荷载和极限荷载较接近,跨中挠度略大;设置钢筋桁架混凝土板与普通配筋混凝土板相比,开裂后钢筋桁架对裂缝有制约作用,板的极限荷载、后期刚度和延性有所提高;高强再生混凝土板承载力可近似采用混凝土结构设计规范提供的方法,但应乘以与再生粗骨料取代率有关的折减系数,以考虑其长期工作性能与短期试验结果的差异。     

预应力混凝土钢桁架叠合板受弯性能试验与理论研究

通过在预应力混凝土平板上增设钢桁架方式,提出一种预应力混凝土钢桁架叠合板,解决了现阶段其他类型叠合板用预制底板存在开裂荷载较低、临时支撑密集等问题。为研究不同桁架类型对预制底板及叠合板受弯性能的影响,对6块预制底板试件和4块叠合板试件开展了静力加载试验,得到其破坏特征、开裂荷载、挠度曲线及应变分布等。试验结果表明：钢桁架能够显著提高底板的开裂荷载,其中钢管桁架底板试件的开裂荷载最高,达到平板试件的194%以上,适用跨度最大达到9m;不同桁架类型底板试件的破坏模式存在一定差异,钢板桁架、钢管桁架和钢筋桁架预制底板的破坏特征分别为钢板屈曲、焊缝断裂及钢筋弯曲;钢桁架能显著增强底板及叠合层混凝土的整体受力及协同工作性能;桁架类型对叠合板的受弯性能影响较小,不同桁架类型叠合板的开裂荷载均相同,开裂挠度差异在10%以内。基于试验结果,建立了底板上弦失稳弯矩计算公式,并提出预制底板失效弯矩应取开裂弯矩与上弦失稳弯矩的较小值,计算值与试验值吻合较好。     

配置钢筋桁架的钢筋混凝土叠合板的剪弯性能研究

为研究小剪跨比荷载下配置钢筋桁架的钢筋混凝土叠合墙板的剪弯性能,以叠合板层数和钢筋桁架榀数为参数,在剪跨比λ为2.3时,对1块配置3榀钢筋桁架的双层叠合板和1块配置4榀钢筋桁架的三层叠合板开展四点剪弯试验,得到了2种叠合板的剪弯试验现象和破坏形态、弯矩-加载点挠度关系、受弯承载力特征值和剪弯破坏的力学模型,并根据叠合界面混凝土受剪强度分析推导叠合板的受剪和受弯承载力计算式。研究结果表明:小剪跨比荷载下叠合板的剪弯破坏模式取决于叠合板界面混凝土的桁架数量、叠合板叠合界面的设置位置和方式;三层叠合且配置4榀钢筋桁架的叠合板的极限受剪和受弯承载力比采用双层叠合且配置3榀钢筋桁架的叠合板提高了20.0%,而峰值挠度降低了20.7%,具有更好的受剪和受弯性能;提出了按叠合界面受剪破坏条件推导的叠合板的极限受剪(受弯)承载力计算式,其计算值与试验值吻合较好。     

预应力混凝土叠合板受弯性能的试验研究

通过进行预应力混凝土叠合板受弯性能试验,研究了叠合板抗裂性及裂缝发展规律、挠度、承载力等结构性能。试验结果表明:在标准荷载作用下试件均未开裂,在正常使用状态下的挠度能够满足规范要求。因此,其开裂弯矩、极限承载力、挠度可按《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)进行计算。     

集中荷载作用下后浇UHTCC简支双向混凝土板的试验研究

在既有钢筋混凝土板的受弯面上浇筑一定厚度超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)或混凝土材料制成复合板,通过集中荷载作用下简支双向板试验,考察复合板试件的弯曲破坏形态和底面裂缝的走向特征等。试验结果表明,后浇材料有效提高整体构件的承载力和前期刚度。后浇混凝土复合板与对比混凝土板相比较,韧性改善较小,开裂时中心挠度基本没有变化;而UHTCC后浇层的加入,改善混凝土板的整体韧性,开裂时中心挠度与原构件相比最高可提高至235%。并且UHTCC层有效限制受弯底面裂缝的开裂和扩展,延迟有害裂缝的出现,加载过程中没有出现类似于后浇混凝土复合板的脆性破坏。运用非线性三维有限元软件对试验进行数值计算,通过合理的建模和定义材料属性,对试验结果进行分析预测,包括荷载-挠度曲线、受弯底面的挠度分布和应变分布等。分析结果与试验结果基本一致,表明此方法适用于文中复合板件的计算,为采用UHTCC作为保护层或加固层的复合双向板的设计、分析和优化提供分析依据。     

新型双向钢筋桁架叠合板底板受力性能试验研究

装配式建筑中,钢筋桁架叠合板作为主要受力构件应用广泛,然而,其底板在工地安装前经常出现开裂现象,导致叠合板无法使用。提出一种新型双向钢筋桁架叠合板,即在传统钢筋桁架叠合板上安装横向附加钢筋支架,从而提高叠合板的抗弯承载力。为了考察安装的横向钢筋支架对叠合板底板开裂状态和受力特性发挥的作用,分别对双向钢筋桁架叠合板底板和普通单向钢筋桁架叠合板底板进行静力加载试验,得到底板的开裂弯矩、裂缝分布及跨中挠度、应变等随荷载的变化规律。研究结果表明:在相同荷载作用下,相比于传统的单向钢筋桁架叠合板,双向钢筋桁架叠合板底板的开裂弯矩更大,裂缝发展更缓慢,跨中挠度、应变均较小,双向钢筋桁架能显著提高叠合板底板的抗裂性能,有效控制裂缝的开展。     

板肋形式对预制带肋底板混凝土叠合板受弯性能的影响研究

为研究板肋形式对预制带肋底板混凝土叠合板受弯性能的影响,设计并制作2种不同板肋构造形式的预制带肋底板,即矩形肋底板与T形肋底板。对1块矩形肋底板叠合板、1块T形肋底板叠合板以及1块整浇板进行受弯性能静载对比试验,得到了其破坏形态、 荷载-跨中预应力筋应变曲线、荷载 跨中板顶面混凝土压应变曲线以及荷载 跨中挠度曲线,分析其破坏机理、变形特征以及裂缝分布规律。研究结果表明,3种不同板肋构造形式的试件在静力荷载作用下表现出相同的受力性能,增设板肋的叠合板能达到与整浇板相同的受弯能力。提出了预制带肋底板混凝土叠合板的开裂弯矩和极限弯矩计算式,计算值与试验值吻合较好。     

再生粗骨料混凝土梁抗弯性能试验研究

通过对3根相同配筋率、相同混凝土抗压强度、不同再生粗骨料取代率的再生混凝土简支梁的抗弯试验,探讨了再生混凝土受弯构件正截面受力变形性能和破坏特征。试验结果表明:再生混凝土梁正截面在受力过程中,仍具有弹性、开裂、屈服和极限4个明显特征;正截面平均应变服从平截面假定;相同条件下,再生混凝土梁的开裂弯矩和极限抗弯承载能力接近于普通混凝土受弯构件,抗弯刚度小于普通混凝土受弯构件。最后,本文根据现行《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)提出的普通混凝土梁的计算公式,验算了再生混凝土梁的开裂弯矩、极限弯矩、挠度和最大裂缝宽度。初步验算结果表明,除极限弯矩计算公式外,普通混凝土梁的开裂弯矩、挠度和最大裂缝宽度计算公式均不再适用于再生混凝土梁。     

超高性能纤维增强混凝土板的受弯性能试验研究

为研究超高性能纤维增强混凝土(ultra high performance fiber-reinforced concrete, UHPFRC)板的受弯性能,进行了10块UHPFRC板的弯曲试验,研究了板的破坏形态、破坏过程、开裂弯矩、极限弯矩以及混凝土和钢筋的应变。在试验结果基础上,建立了考虑受拉区混凝土抗拉强度和应变硬化效应的UHPFRC板受弯承载力计算式。研究结果表明：UHPFRC板的弯曲破坏形态表现为一条主裂缝并伴有多条微裂缝出现,其破坏过程可分为线性变形、微裂缝发展、主裂缝发展和承载力下降四个阶段;UHPFRC板首次出现裂缝时的弯矩为极限弯矩的50%~55%;在设计板时应以变形作为控制指标,且可以少配或不配钢筋以发挥UHPFRC的材料优势;UHPFRC板在受力过程中表现出显著的应变硬化特性。给出了UHPFRC板的弯曲承载力计算式,可以反映受拉区UHPFRC的应变硬化特性。     

再生粗骨料混凝土梁受弯计算适用性研究

通过对6根不同配筋率、不同再生粗骨料取代率的混凝土简支梁的受弯试验,分析了再生粗骨料混凝土受弯构件的正截面受力、构件的变形性能和破坏特征。根据《混凝土结构设计规范》(GB50010—2002)提出的普通混凝土梁的受弯性能计算公式,验算了再生混凝土梁的开裂弯矩、极限弯矩、挠度和最大裂缝宽度。验算结果表明,用普通混凝土梁的计算公式计算再生混凝土梁的开裂弯矩和极限弯矩是可行的;而最大裂缝宽度计算结果略小于实测值,且变异系数较大;挠度的计算值小于实测值近20%。     

配筋率对全珊瑚海水钢筋混凝土梁受弯性能的影响

通过对全珊瑚海水钢筋混凝土梁(CARCB)和普通钢筋混凝土梁(OARCB)进行受弯性能试验，研究了混凝土种类和配筋率对CARCB的变形性能、承载能力的影响。结果表明：随着配筋率的提高，CARCB的开裂弯矩和极限弯矩均逐渐增大，裂缝宽度扩展逐渐减慢，能有效抑制裂缝的发展。同时，可以通过提高配筋率，增大开裂弯矩与极限弯矩的比值，从而延后CARCB的开裂时间。CARCB的裂缝宽度均随着荷载的增长而增大，在加载初期，裂缝宽度增长缓慢，接近极限荷载时，裂缝宽度迅速增大，最终导致梁破坏。此外，综合考虑钢筋锈蚀引起钢筋截面损失和钢筋屈服强度降低的影响，提出了CARCB的极限弯矩、纵向受拉钢筋应力、平均裂缝间距和平均裂缝宽度的计算模型。     

新型蒸压加气混凝土复合板抗弯性能研究

为研究新型蒸压加气混凝土(AAC)复合板的抗弯性能,对8块AAC复合板与2块AAC普通板进行了四分点加载试验。结果表明,内置100、120 mm厚岩棉板的复合板开裂弯矩较普通板提高20.99%～35.04%;AAC复合板的跨中挠度随内置岩棉板厚度的增加而增大,部分大于普通板的跨中挠度,且大部分AAC复合板发生弯剪破坏。按照普通配筋混凝土板开裂弯矩的计算方法,AAC复合板的开裂弯矩较试验值低,相对误差为19.13%～57.36%,将岩棉板的厚度作为影响因素纳入AAC复合板开裂弯矩计算中,修正其计算方法,经验证,修正后方法的计算值与试验值吻合度较好,可应用于此类AAC复合板开裂弯矩的计算。     

竹芯竹筋混凝土单向板抗弯承载力试验研究

将毛竹代替钢筋运用于混凝土单向板内,提高了板的空心率,达到减轻自重的目的。为研究竹芯竹筋混凝土单向板的受力性能,对3块配筋率不同的竹筋板进行均布荷载下的抗弯试验。通过试验分析构件的开裂荷载、极限荷载、应变、挠度及破坏全过程,研究表明:板破坏时,其跨中挠度可以达到l0/25以上,延性很好;竹筋板受弯过程,呈两阶段特征,即开裂前弹性阶段和开裂后带裂缝工作直至破坏;将毛竹材料力学试验及板的加载试验数据结果综合分析,对毛竹材料分项系数提供了建议值,并结合GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》提供的计算承载力方法推导出竹芯竹筋混凝土单向板的抗弯设计算式及相关构造措施。     

缓粘结预应力混凝土梁受弯试验研究

介绍了缓粘结预应力筋的构造和工作原理,通过3根缓粘结预应力混凝土梁的受弯试验研究了其开裂弯矩、极限弯矩、裂缝分布和荷载-挠度关系等缓粘结预应力混凝土梁的受力性能,并与有粘结和无粘结预应力理论计算结果进行了对比分析,得出缓粘结预应力混凝土梁的受弯规律,为缓粘结预应力混凝土梁的设计计算提供了参考。     

CFRP加固钢筋再生混凝土梁的弯曲性能研究

为研究再生混凝土梁的弯曲性能,进行了钢筋再生混凝土梁及其经CFRP加固后的受弯性能试验研究,分析了再生粗骨料取代率和CFRP加固层数对再生混凝土梁受力性能的影响,比较了钢筋再生混凝土梁加固前后的挠度和裂缝扩展情况。试验结果表明：再生混凝土梁的变形能力和受弯承载力较普通混凝土梁没有明显降低,但其刚度和延性均有所降低,可通过CFRP加固提高其刚度和极限荷载,但不能改善其变形能力; CFRP加固层数对钢筋再生混凝土梁的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载影响较大,其中极限荷载受加固层数影响最大。通过理论计算和有限元分析,建立了钢筋再生混凝土梁及其经CFRP加固后的受弯承载力计算式,理论计算结果与钢筋再生混凝土梁的试验结果符合较好。研究成果可为再生混凝土梁的工程应用提供参考依据。     

半预制HRB600级钢筋钢纤维高强混凝土梁受弯性能试验研究

为研究半预制HRB600级钢筋钢纤维高强混凝土梁(简称半预制梁)的受弯性能,设计了5根半预制梁进行了三分点单调加载试验,分析了预制外壳混凝土强度、钢纤维掺量以及键槽间距等因素对半预制梁承载力、挠度、裂缝发展变化规律的影响,并与现浇HRB600级钢筋高强混凝土梁(简称现浇梁)进行了比较.结果 表明,半预制梁与现浇梁表现出相同的受力特点和变形特征;预制外壳加入钢纤维可提高试验梁的开裂荷载,改善延性,减小裂缝宽度;提高预制外壳混凝土强度可提高试验梁的极限承载力;设置键槽,可提高梁的极限承载力,延缓刚度退化,改善延性;设置键槽的半预制梁在受弯荷载下的承载力、裂缝宽度、挠度可按《纤维混凝土结构技术规程》(CECS 38:2004)计算.     

钢筋桁架超高性能混凝土叠合板受弯性能试验研究

通过2块钢筋桁架超高性能混凝土(UHPC)叠合板和1块UHPC整浇板的对比试验,分析钢筋桁架对UHPC叠合板的挠度、裂缝、混凝土应变等抗弯性能的影响;探讨钢筋桁架UHPC叠合板的二次受力效应。研究表明:钢筋桁架UHPC叠合板的受弯性能优于普通混凝土叠合板,截面应变基本符合平截面假定,延性较好,且二次受力现象并不明显;钢筋桁架可以有效地提升叠合板的整体抗弯承载力,减弱受拉钢筋的"应力超前"现象和受压混凝土"应变滞后"现象;取混凝土等效抗拉影响系数k_3为0. 35,建立钢筋桁架UHPC叠合板受弯正截面承载力计算式,其计算值与试验数据吻合较好。     

钢筋活性粉末混凝土简支梁正截面受力性能试验研究

通过轴压和轴拉试验,得到了活性粉末混凝土受压和受拉应力-应变全曲线方程。通过6根钢筋活性粉末混凝土梁受弯性能试验,得到了此类梁在各级荷载作用下纯弯区段受压边缘压应变及应变沿梁高的分布,获得了试验梁的开裂弯矩和极限弯矩,考察了试验梁的变形及裂缝分布与开展。试验结果表明：钢筋活性粉末混凝土试验梁受压边缘极限压应变为5500×10-6,纯弯区段开裂应变为750×10-6,截面抵抗矩塑性影响系数计算应考虑纵向受拉钢筋的有利影响。建立了考虑截面受拉区拉应力贡献的正截面承载力计算公式和反映钢筋活性粉末混凝土梁自身受力特点的刚度及裂缝宽度计算方法,可供钢筋活性粉末混凝土梁设计时参考。图9表10参11     

HRB400级钢筋钢丝网混凝土梁抗弯性能的试验研究

对 HRB400级钢筋钢丝网混凝土梁进行了正截面抗弯试验研究。试验包括6根在箍筋表面绑扎钢丝网的试件和2根未绑扎钢丝网的对比试件。试验的主要目的是研究采取该施工工艺后,钢丝网对裂缝间距和宽度的影响作用。试验中量测了受弯构件的开裂荷载、极限荷载、钢筋应变、混凝土应变以及跨中挠度。试验结果表明,箍筋表面的钢丝网可以明显地改善构件的抗裂性能,裂缝的间距和宽度明显减小。     

复合配筋混凝土预制方桩受弯性能有限元分析

为深入研究复合配筋混凝土预制方桩的受弯性能,对该类桩建立有限元模型,开展有限元分析,从其抗裂性能、受弯承载力、变形性能及破坏特征等与试验结果进行比较。结果表明,建立的有限元模型可以较好地预测方桩的受弯性能,模拟得到的桩身裂缝分布和跨中挠度与试验结果吻合较好。根据所建立的有限元模型对不同参数的复合配筋混凝土预制方桩进行承载力分析,并与采用GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中受弯构件承载力计算公式的计算结果进行比较,结果显示：配置非预应力钢筋可以显著提高开裂后方桩的抗弯刚度和极限弯矩;合理设计的复合配筋混凝土预制方桩呈现以受拉区非预应力钢筋屈服,预应力钢棒被拉断,最后受压区部分混凝土被压碎的形式破坏;方桩的开裂弯矩和极限弯矩的有限元分析结果与规范公式计算值较为接近。