箍筋布置方式对斜次梁抗剪性能的影响

运用空间桁架模型建立主次梁斜交时（次梁为斜梁）次梁受力模型,引用混凝土双向受力状态下强度理论和破坏准则,推导出斜次梁受剪构件极限承载力公式。并通过模型梁试验、有限元数值模拟两种方法,分别分析了斜次梁箍筋布置方式对其抗剪承载力的影响。试验结果及有限元分析表明,当箍筋与纵筋取不同夹角时,各模型破坏模式、挠曲线变化与极限承载力相近,说明其夹角对斜次梁的抗剪承载力影响很小。     

二次受力叠合梁斜截面抗剪模型

结合国内外研究者对二次受力叠合梁斜截面抗剪的受力机理及破坏形态的研究成果 ,在对一般普通钢筋混凝土梁斜截面抗剪的桁架模型改进的基础上 ,提出一种适用于二次受力叠合梁抗剪的桁架 -拱模型     

混凝土强度对空心板抗剪性能的影响

依托某高速公路改扩建工程中废弃的16 m先张法预应力钢筋混凝土空心板梁进行抗剪破坏性试验,利用有限元软件ANSYS进行数值模拟,将有限元计算结果与试验结果进行比对,证明有限元模型的正确性,利用有限元模型进行了混凝土强度对空心板抗剪性能影响的数值模拟分析,得到了分析结果:在相同剪跨比时,空心板抗剪性能随混凝土强度的增大而增大;混凝土强度对斜拉破坏、剪压破坏、斜压破坏的影响程度依次变大。     

单向带抗剪键叠合板的力学性能及设计方法

针对现有钢筋桁架叠合板钢筋用量多、成本偏高的不足,提出了一种新型带混凝土抗剪键的叠合板,并通过对1块现浇板和6块叠合板的静力加载试验,分析了有无抗剪键、抗剪键沿横向个数和抗剪键结构形式对叠合板力学性能的影响。采用有限元软件ABAQUS模拟了试验中部分试件的受力过程,验证了有限元模拟方法的可行性。结果表明:与无抗剪键叠合板相比,设置一定数量抗剪键的叠合板和现浇板力学性能相近; 抗剪键个数越多,叠合板的极限承载力与现浇板越接近,其破坏特征也与现浇板基本相同; 不同结构形式的抗剪键均能保证预制底板与现浇层间的有效连接; 预制底板与现浇层的接触面间采用绑定接触时有限元模拟结果与试验结果更加接近; 考虑到结构设计的可靠性,在有限元模拟过程中,当叠合板的预制底板与现浇层间设置为摩擦接触时,改变抗剪键沿横向个数、抗剪键沿纵向个数和抗剪键截面面积,叠合板的屈服荷载和屈服位移均发生变化,但当三者增加到一定程度时,变化趋势不再明显; 改变现浇层混凝土强度等级、抗剪键混凝土强度等级和接触面摩擦因数,叠合板的屈服荷载和屈服位移基本未发生变化; 建立了带抗剪键叠合板的抗弯承载力和屈服位移简化计算式。     

UHPC-NC叠层梁界面黏结性能的试验研究与数值模拟

对3根不同厚度比的超高性能混凝土-普通混凝土(UHPC-NC)叠层梁的静力行为与界面黏结性能进行了试验研究,观测到试验梁的最终破坏发生在界面处,说明UHPC-NC界面处的性能对叠层构件整体受力行为有显著影响,为此改进了现有的界面斜剪试验,使之更加准确地测量UHPC-NC界面的抗剪力学性能; 建立了可靠的UHPC-NC叠层梁二维有限元模型,采用局部损伤梯度模型模拟UHPC和NC材料的损伤,并创新性地将胶结作用力与摩擦作用力平滑地结合起来,开发了胶结和摩擦耦合模型来模拟UHPC-NC界面的破坏行为。结果表明:基于微观力学的胶结力与摩擦耦合模型可以有效模拟叠层梁的界面行为,且正则化操作能够有效提高模型计算过程中的稳定性; 有限元模型所得到的分析计算结果与叠层梁的加载试验结果接近; 有限元模型的分析计算结果体现了界面法向与切向应力的变化,为相关的界面行为研究提供了参考; UHPC-NC的界面强度性能至关重要,在某种程度上将决定叠层构件的受力行为,值得进一步地探讨与研究。     

再生混凝土U型叠合梁抗剪性能

通过3根再生混凝土U型叠合梁和1根再生混凝土整浇梁的抗剪性能对比试验,研究了U型叠合梁和整浇梁的裂缝发展、破坏形式和抗剪承载力.试验结果表明:再生混凝土U型叠合梁的抗剪破坏形式和受力机理与整浇混凝土梁类似,再生混凝土U型叠合梁的抗剪承载力计算可参照整浇梁的抗剪承载力计算方法.     

新型叠合梁端部抗剪性能试验

通过新型叠合梁、传统矩形叠合梁及现浇对比梁在单调荷载下的足尺模型试验,对试件梁端的破坏形态、整体受力性能、斜截面抗剪承载力与位移延性等进行了研究。结果表明:新型叠合梁与现浇对比梁均发生了剪切破坏;在受力全过程中,新型叠合梁的裂缝特征和破坏形态都与现浇对比梁类似,没有出现沿叠合面发展的水平裂缝;新型叠合梁的倾斜叠合面上预埋抗剪连接件后能进一步提高试件的整体受力性能;新型叠合梁的抗剪承载力比传统矩形叠合梁提高了约12%,与现浇对比梁相当;新型叠合梁的位移延性系数较现浇对比梁的低9%~13%,比传统矩形叠合梁的高8%~13%;所提出的新型叠合梁与现浇对比梁的整体性能较为接近,可满足工程设计要求。     

钢筋混凝土叠合梁耐火性能有限元分析

为了解钢筋混凝土叠合梁在火灾高温下的耐火性能,利用有限元分析软件ABAQUS建立了外荷载和火灾高温共同作用下叠合梁有限元模型。基于该模型对钢筋混凝土叠合梁的温度场、耐火极限和高温下叠合梁内力进行了分析,并对比了叠合梁与现浇梁在相同荷载比和混凝土强度等级下的耐火极限。研究结果表明:叠合梁在下表面受火下的温度场沿着受火面向内部混凝土呈现下降的趋势,即温度靠近火焰面高,背离火焰面低;存在一个最佳的剪跨比使得叠合梁耐火极限最大;受火面对叠合梁耐火极限影响显著,受火面越少相应叠合梁耐火极限越高;叠合梁纵筋达到屈服强度后不会立即破坏,反而还能继续承受荷载;叠合梁的耐火极限略大于现浇梁。     

斜次梁箍筋布置方式研究

通过有限元数值模拟,规范公式计算两种方法分别研究主次梁斜交时(次梁为斜梁)次梁箍筋布置方式对其抗剪承载力的影响,并将两者结果进行对比分析,结果表明:有限元软件可以较好地模拟钢筋混凝土梁的破坏过程,次梁箍筋采用文中两种方式布置对其抗剪承载力影响不大,均可根据钢筋混凝土结构设计规范公式计算其抗剪承载力,其结果偏于安全。     

植筋法加固梁新旧混凝土界面破坏形态研究初探

采用界面剪跨比来反映植筋法加固梁新旧混凝土界面弯矩和剪力的关系。通过试验,研究同时存在弯矩和剪力的植筋法加固梁新旧混凝土界面的破坏形态。研究表明,当界面剪跨比为1.51时,即使植筋法加固梁新旧混凝土界面没有进行任何处理,新旧混凝土界面抗剪承载力大于梁斜截面抗剪承载力,其破坏形态为梁斜截面破坏。     

锚焊U形钢板加固钢筋混凝土梁的抗弯性能研究

设计了3根锚焊U形钢板加固的混凝土梁试件,并进行了四点弯曲加载试验,获得试件的破坏形态、荷载-挠度曲线、钢板和混凝土界面滑移情况以及各材料在加载过程中的应变发展情况,分析了加固梁的受力模式.采用有限元软件ABAQUS分析配筋率、抗剪螺栓间距、抗屈曲螺栓数量和钢板厚度对加固梁性能的影响特征和变化规律.试验结果表明,锚焊U形钢板加固混凝土梁的破坏模式属于延性的弯曲破坏,且整体性良好.有限元分析结果表明,配筋率越高的构件,加固效果越差;增加翼缘抗剪螺栓间距、梁底抗剪螺栓间距和腹板抗屈曲螺栓数量可以限制钢板的滑移和屈曲失稳,一定范围内能增加梁的极限承载力;加固钢板越厚,加固梁的刚度和承载力越大,并且钢板厚度的不同对梁的屈服变形和极限变形均有一定的影响.     

叠合板式剪力墙滞回性能的有限元分析

叠合板式剪力墙结构适用于工业化的要求,目前在建筑领域运用越来越广泛。叠合板式剪力墙的滞回性能是分析其抗震性能的重要参数,而剪力墙的非线性分析一直是研究中的热点和难点。叠合板式剪力墙与现浇整体的剪力墙在构造上存在区别:叠合板式剪力墙在现浇层和预制层之间有叠合面存在,而且底部水平接缝是通过插筋连接。通过归纳针对植筋的界面抗剪承载力计算方法,以一个已有试验作为算例,验证叠合板式剪力墙叠合面间抗剪承载力满足抗剪要求,有限元分析时可以不考虑叠合面之间的黏结滑移。依据收集到的水平接缝的抗剪承载力计算式进行计算,验证叠合板式剪力墙的底部接缝可以提供足够的抗剪承载力。在理论的基础上建立有限元模型,基于Open SEES采用不同模型对叠合板式剪力墙的滞回性能进行模拟,不同模型的模拟结果与试验结果吻合度均较好。     

再生混凝土叠合梁抗剪性能试验

通过三根再生混凝土叠合梁和一根再生混凝土整浇梁的抗剪性能对比试验,研究了叠合梁和整浇梁的裂缝发展、破坏形式和抗剪承载力。试验结果表明:再生混凝土叠合梁的抗剪破坏形式和受力机理与整浇普通混凝土梁类似。取代率高的再生混凝土叠合梁抗剪承载力略低于取代率低的再生混凝土整浇梁。     

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。     

配植物筋砌块砌体通缝抗剪性能试验研究

为了研究配植物筋砌块砌体通缝抗剪的力学性能,考虑2种砌块强度等级、2种砂浆强度等级及3种植物筋配筋率的影响,制作了7组配植物筋砌块砌体,并进行通缝抗剪试验,研究不同工况下配植物筋砌体的受力特点、界面抗剪强度及配筋率对抗剪性能的影响;运用ABAQUS对配植物筋砌体通缝抗剪试验进行数值模拟,对比分析试验与数值模拟2种结果,基于可靠指标的概率理论极限状态设计法,推导不同工况组合的配植物筋砌块砌体通缝抗剪强度值。结果表明:配植物筋砌体破坏形态为剪切破坏,砂浆强度对砌体抗剪强度影响最大,每层配筋砌体提高抗剪强度为隔层配筋砌体提高抗剪强度的近2倍。在试验研究与模拟分析的基础上,引入修正的回归系数K拟合得到配植物筋砌块砌体通缝抗剪计算公式,推导公式的计算结果与试验结果吻合较好。     

节段施工混凝土桥梁干接缝抗剪性能影响因素分析

本文提出一种有限元分析模型,用于模拟节段施工混凝土桥梁干接缝的抗剪性能。该有限元模型采用接触单元模拟干接缝之间的关系,同时考虑了材料非线性,几何非线性。运用该有限元模型研究了混凝土强度等级、界面粗糙度、键齿厚度、键齿数量对干接缝抗剪性能的影响。     

型钢混凝土叠合梁底部预制构件静力性能试验研究

为了充分发挥预制装配式型钢混凝土梁预制部分的力学性能,对6根矩形截面型钢混凝土叠合梁底部预制构件进行了静力试验,分析其破坏过程、荷载-挠度曲线、型钢和混凝土的应变,研究混凝土强度、剪跨比和型钢类型对底部预制构件延性和承载力的影响。试验结果表明:剪跨比对试件梁破坏形态和承载力影响较大;混凝土强度对试件梁的延性和承载力影响较小;配置蜂窝钢的试件承载力显著提高,但延性较差;对两根受弯破坏试件进行截面受弯承载力分析,其计算结果与试验结果吻合较好。     

新型装配整体式混凝土主次梁节点试验研究

为研究新型装配整体式结构的混凝土主次梁节点抗剪叠合构造的有效性,本研究分别制作了4组不同次梁高度和配筋率的装配叠合主次梁节点、现浇主次梁节点,进行了足尺构件的单调静力加载试验,测试了节点混凝土和钢筋的应变、节点荷载-挠度关系等,分析了构件的破坏模式和特征参数,验证了叠合梁截面应变的平截面假定。研究认为按照等强度条件设计的装配叠合主次梁节点的破坏模式、理论计算结果与现浇构件的基本相同,本研究采用的主次梁叠合面抗剪措施满足构件正常使用和承载能力极限状态的设计要求。     

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。     

碳纤维增强复合网格-聚合物水泥砂浆加固RC梁抗剪性能试验研究

为研究碳纤维增强复合(CFRP)网格和聚合物水泥砂浆(PCM)复合加固工字形截面钢筋混凝土(RC)梁的抗剪性能,对3个试件进行抗剪性能试验和有限元模拟,分析了CFRP网格-PCM加固RC梁的抗剪破坏机理,研究了不同加固方式对试件抗剪性能的影响。研究结果表明：采用CFRP网格-PCM对RC梁进行抗剪加固可有效抑制斜裂缝的发展,能够较大幅度提高RC梁的抗剪承载力;相比仅腹部加固的试件,腹部和腋部都加固的试件的二次刚度、极限荷载均有所提高,且CFRP网格变形减小,与混凝土界面的黏结能力增强;在有限元分析中,采用混凝土的CDP模型和Spring2弹簧单元来预测CFRP网格加固混凝土的抗剪承载力是可行的;建立了基于杆状材料有效应变的抗剪计算方法,该方法可有效预测加固RC梁的抗剪承载力,为结构加固设计提供参考。