大尺寸钢筋混凝土无腹筋梁受剪试验研究

进行集中荷载作用下7根大尺寸钢筋混凝土无腹筋简支梁的受剪试验,分析截面高度和纵筋配筋率对钢筋混凝土梁受剪承载力的影响,研究无腹筋梁斜裂缝产生和发展的过程及开裂模式。对试验梁的破坏形式、开裂荷载、受剪承载力、荷载-位移曲线、混凝土受压区应变、最大裂缝宽度和平均裂缝间距受截面有效高度的影响进行讨论。结合试验数据及国内外已有受剪试验成果的基础上对我国《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2002)受剪承载力公式的准确性与适用性进行了探讨。     

自密实混凝土无腹筋梁抗剪性能

为研究自密实混凝土无腹筋梁的抗剪性能和裂缝开展形态,进行了集中荷载作用下12根无腹筋钢筋混凝土简支梁(8根自密实混凝土和4根普通混凝土)的剪切破坏试验,变量为混凝土强度和剪跨比。探讨了《混凝土结构设计规范》(GB 50010―2010)、Zsutty拟合公式、美国规范(ACI318-11)抗剪承载力计算公式对自密实混凝土无腹筋梁抗剪承载力计算的适用性和准确性。收集了在集中荷载作用下的130根自密实混凝土和798根普通混凝土矩形截面无腹筋梁剪切破坏试验数据,将自密实混凝土和普通混凝土无腹筋梁抗剪承载力进行了对比。结果表明:自密实混凝土梁和普通混凝土梁的裂缝发展、破坏形态大致相同,自密实混凝土梁斜裂缝断面更为光滑;Zsutty拟合式计算结果与本文试验结果最接近;GB 50010—2010计算结果与本文试验结果也比较吻合,但偏于不安全;美国规范ACI 318-11计算公式偏差较大;自密实混凝土梁受剪承载力略低于普通混凝土梁。     

基于细观模型的含腹筋混凝土梁受剪承载力尺寸效应

考虑混凝土细观非均质性及钢筋与混凝土之间相互作用,建立了钢筋混凝土梁破坏行为模拟的三维细观数值分析模型。以悬臂梁为例,在数值模拟结果与已有试验结果吻合良好的基础上,扩展模拟了腹筋率、剪跨比及加载方式对大尺寸钢筋混凝土梁(最大梁深为2 000mm)剪切破坏尺寸效应的影响规律。模拟结果表明:无腹筋梁抗剪名义强度尺寸效应显著,中国《混凝土结构设计》规范提出的截面高度影响系数难以全面的反映梁剪切破坏的尺寸效应现象;腹筋会抑制梁抗剪强度的尺寸效应,随着腹筋率的增加,梁的抗剪强度尺寸效应逐渐减弱;随着剪跨比的增加,梁的抗剪承载力有所减弱,同时,尺寸效应现象也略有减弱;相比于单调加载,循环加载下梁将产生低周疲劳脆性破坏,使得梁抗剪强度尺寸效应更加明显。     

再生混凝土无腹筋梁抗剪性能尺寸效应试验研究

开展了系列尺寸再生混凝土无腹筋梁抗剪性能试验研究,考察了在梁的剪跨比保持不变的条件下,梁的开裂荷载、剪应变、剪切裂缝强度、极限承载力和抗剪强度等参数随梁的尺寸改变而变化的规律,比较全面的研究了再生混凝土梁抗剪性能方面的尺寸效应规律。试验结果表明:再生混凝土无腹筋梁的剪切裂缝强度、最大剪应力和抗剪强度均存在着明显的尺寸效应。     

基于遗传算法的FRP筋混凝土梁抗剪承载力优化分析

《纤维增强复合材料建设工程应用技术规范》(GB 50608—2010)建议的FRP筋混凝土梁受剪承载力计算公式分析收集到的209根FRP筋试验梁(包括无箍筋梁和有箍筋梁)的抗剪承载力,对比各梁抗剪承载力的理论值与试验值表明,规范推荐的方法过于保守。为此,采用灰度关联法分析了影响FRP筋梁受剪承载力的主要因素,结果表明梁横截面宽度对FRP筋混凝土梁受剪承载力影响最大,其次分别为剪跨比、混凝土轴心抗拉强度等。据此,分析了规范公式未考虑剪跨比的影响,在此基础上,采用遗传算法对规范公式进行了相应修正,并利用上述209根梁的试验数据验证了修正后的抗剪承载力计算公式的合理性。计算结果表明,对于无箍筋梁,修正前后的试验值与理论值之比的均值由4.42变为1.52,对于有箍筋梁则由2.18变为1.52。     

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。     

复材网格箍筋混凝土梁受剪性能试验研究

为研究复材网格箍筋混凝土梁的抗剪性能,设计了10根配置碳纤维复材网格箍筋混凝土梁和1根钢箍筋混凝土梁在集中荷载作用下的受剪性能试验,对梁的破坏模式、抗剪承载力、跨中位移、裂缝开展等情况进行了观察。通过试验主要研究了配箍方式、剪跨比两个变量对混凝土梁受剪性能的影响;在几何尺寸、混凝土强度、剪跨比、计算抗剪承载力相同条件下,对碳纤维复材网格箍筋混凝土梁和钢箍筋混凝土梁的抗剪过程进行了对比。     

考虑混凝土贡献的修正变角桁架模型

为提高有腹筋RC（钢筋混凝土）浅梁抗剪承载力的预测准确性和稳定性,提出一种考虑混凝土贡献的修正变角桁架模型。首先,基于变角桁架模型得到箍筋的抗剪贡献值计算公式,并结合塑性下限定理确定斜裂缝倾角的取值|其次,通过混凝土浅梁受压区的劈裂破坏模式得到混凝土项的抗剪贡献值计算公式,并利用尺寸效应系数考虑了混凝土项的脆性破坏特征|最后,将箍筋项和混凝土项提供的抗剪承载力进行叠加,建立有腹筋RC浅梁抗剪承载力计算公式。基于有腹筋RC浅梁抗剪承载力试验数据库ACI-DAfStb对本文、GB50010、ACI及AASHTO规范中抗剪计算公式的预测准确性进行对比评估,结果表明：文中抗剪承载力公式不仅能够体现配筋率、剪跨比和混凝土强度等主要抗剪参数的影响规律,还能考虑尺寸效应和斜裂缝倾角对抗剪承载力的修正|同时,在抗剪承载力预测准确性和稳定性方面,相对规范方法有所较高。     

正交法分析无腹筋FRP筋混凝土梁抗剪强度

为了研究无腹筋FRP筋混凝土梁抗剪强度,采用正交试验法分析剪跨比、纵向配筋率、梁的有效高度、混凝土抗压强度对无腹筋FRP筋混凝土梁抗剪承载力的影响。研究结果表明:剪跨比是影响无腹筋FRP筋混凝土梁抗剪承载力的主要因素,并且与梁的抗剪承载力成反比;其次,随着混凝土抗压强度的提高,梁抗剪承载力逐渐增大,近似呈线性关系;纵向配筋率与梁的有效高度对梁抗剪承载力有一定作用,但影响程度不明显。     

钢筋混凝土无腹筋变截面悬臂梁受剪承载力试验研究

进行了16根钢筋混凝土无腹筋变截面悬臂梁试件集中荷载静力试验,实时量测了纵筋应变、受压区混凝土应变和挠度,记录了裂缝开展过程和破坏形态。结果表明,梁受剪承载力与受压边倾角、纵筋配筋率和悬挑端截面有效高度有明显正相关性;受压边倾角越大,变截面梁受剪破坏截面的位置越靠近悬挑端。非线性有限元分析表明变截面梁抗剪机制可用拱效应解释。基于试验分析及37个试验数据的统计分析,提出了反映受压边倾角对拱效应影响的系数以及确定验算截面位置的方法,建立了与中国规范公式衔接的变截面梁受剪承载力计算公式。