GFRP筋与钢筋的混凝土板受弯性能对比试验

制作了尺寸为2300mm×1000mm×150mm的混凝土板,分别配有GFRP筋及直径相同的钢筋。对两种板做弯曲试验,并监测板的应变及变形情况。监测结果表明,混凝土开裂前板截面上的应变较小,截面变形符合平截面假定,并且,混凝土开裂荷载较为接近。当混凝土开裂之后,GFRP筋混凝土板的挠度增长速度远比钢筋混凝土板快。GFRP筋混凝土板受弯变形发展分为两个阶段,而钢筋混凝土板受弯变形发展分为三个阶段。最后,GFRP筋混凝土板的破坏表现为GFRP筋被拉断;钢筋混凝土板的破坏表现为受压区混凝土被压碎。     

超高韧性水泥基复合材料控裂钢筋混凝土复合梁正截面承载力计算

采用拉应变可达3%～5%、极限受拉破坏时平均裂缝间距和平均裂缝宽度仅为1～2mm和60～100μm的超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)替换普通钢筋混凝土梁受拉区的部分混凝土材料,可提高结构的耐久性。针对该类UHTCC/RC复合梁,在假定UHTCC和混凝土之间界面粘结很好和平截面假设成立的前提下,根据平衡方程给出了其整个受力过程中考虑UHTCC起裂后拉应力增加部分影响的弯曲承载力理论解析公式,结合所完成的12个UHTCC/RC复合梁弯曲试验结果,进行了对比。结果表明,理论解析公式和UHTCC按理想弹塑性受拉模型推导的理论简化公式计算值比较接近,最大误差不超过10%。本文提出的正截面承载力计算方法可为该类复合梁的承载力设计提供参考。     

活性再生粉纤维增强应变硬化水泥基材料弯曲及拉伸韧性

通过扫描电子显微镜对再生粉的微观结构进行观测; 利用X射线荧光和X射线衍射,对再生粉体及制备的水泥基材料的矿物组成和水化产物进行了测定; 通过弯曲试验和单轴拉伸试验对再生粉体制备纤维增强应变硬化水泥基材料(FRCC)的力学性能进行了研究。结果表明:再生微粉以钙硅质氧化物和化合物为主,具有火山灰活性,可以增强其与基体间的二次水化反应,掺入再生粉体可有效提高FRCC的拉伸和弯曲强度; 再生粉体-FRCC弯曲韧性随着纤维掺量的增加而提高,当纤维掺量(质量分数)达到2%时,FRCC具有典型的应变硬化特征; 利用再生粉体等质量替代粉煤灰时,FRCC的极限应变有所降低,而极限荷载有较大程度提高,提高幅度均达到10%以上,且再生砂浆粉(RMP)、再生砖粉(RBP)比再生混凝土粉(RCP)制备的FRCC具有更好的应变硬化性能; 验证了在满足材料韧性要求的情况下,利用再生粉制备应变硬化水泥基材料的可行性,对再生微粉在实际工程材料中的应用提供了参考。     

Crushing and flexural strength of slab-column joints

In multi-storey buildings, columns are usually not continuous through the slabs to enhance ease of construction. Consequently, in slab-column joints, slabs have to carry column loads in addition to the shear and bending moments due to loads applied to the slab. In most cases, when high strength concrete is used for the columns and normal strength concrete for the slabs, compression stresses at the support areas of the inner columns exceed the uniaxial compressive strength of the concrete of the slab. Due to this reason, most current details for such regions reinforce the concrete of the slab between columns to ensure load transfer. Typically, this is achieved by linking top and bottom columns with reinforcement. Sometimes, it is also needed to incorporate special load transfer devices. This latter solution is however relatively complicated and expensive.In this paper, the crushing and flexural strength of slab-column joints is investigated accounting for an increase of the compressive strength of the failure region (concrete between columns) due to confinement stresses provided by the flexural reinforcement of the slab. The results of an experimental programme on 6 full-scale slabs (250 mm thick) are presented showing that flexural reinforcement of a slab significantly increases the crushing strength of slab-column joints. This allows ensuring load transfer without incorporating special devices or even without linking top and bottom column reinforcement for a wide range of cases leading potentially to more economic designs. An analytical approach, grounded on the theory of plasticity, is also presented allowing one to determine a failure criterion for such regions. This approach, which can also be used for design purposes, leads to an excellent correlation with test results.     

基于改性磷酸盐水泥的CFRP网格加固钢筋混凝土板的受弯试验

采用碳纤维(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)网格增强无机改性磷酸盐水泥基材料(Magnesium Phosphate Cementitious,简称MPC)加固钢筋混凝土板,MPC是对磷酸盐水泥在配合比和矿物掺合料两个方面进行改性优化,该加固方法充分利用了MPC具有早期强度高、低收缩、与旧混凝土黏结力强、良好的耐久性、防火防老化等优点。主要开展了CFRP网格增强MPC水泥基体加固混凝土板的抗弯试验,试验结果表明,破坏模式为混凝土板与加固层界面的剥离破坏;加固后板的开裂荷载提高了133%,极限荷载提高了108%。CFRP网格增强无机磷酸盐水泥基体复合材料加固技术不仅能够有效地提高混凝土板的抗弯承载力,还可以提高构件的刚度和抗裂性能。     

GFRP筋地下连续墙混凝土板受弯性能试验研究及有限元分析

为了解GFRP筋地下连续墙的受弯性能,通过GFRP筋混凝土板和钢筋混凝土板的对比受弯试验,分析了两者的受力-变形过程和破坏形态,对比了两者的挠度、开裂荷载、极限荷载以及混凝土应变。结果表明：GFRP筋混凝土板的受力-变形曲线大致可划分为开裂前和开裂后两个阶段,其破坏表现为脆性;混凝土开裂前两种板的截面应变变化规律均基本符合平截面假定,但开裂后GFRP筋混凝土板的挠度增长速率远大于钢筋混凝土板,且该速率基本不变;两种板的开裂荷载较为接近,而GFRP筋混凝土板的极限荷载为钢筋混凝土板的1.2倍。在试验基础上,建立了GFRP筋混凝土板的有限元模型,通过参数分析表明,GFRP筋混凝土板的抗弯刚度在开裂后随配筋率的增大而增大。图13表6参8     

纤维增强复合材料加固钢筋混凝土单向板受弯性能研究

通过纤维增强复合材料（FRP）布加固钢筋混凝土单向板的受弯性能试验,研究了FRP布种类、层数、宽度、粘贴方式和锚固措施等因素对加固效果的影响。结果表明：在板底粘贴CFRP布和高强GFRP布均可明显提高钢筋混凝土单向板的受弯承载力和纵筋屈服后刚度。当采用横向粘贴1层U形CFRP布条作为端部锚固措施时,所有加固单向板试件的破坏模式均为跨中弯曲裂缝引起的剥离破坏。当FRP布宽度和层数相同时,采用CFRP布加固效果优于高强GFRP布加固。与对比试件相比,FRP布加固钢筋混凝土单向板试件的位移延性略有降低。高强GFRP布加固钢筋混凝土单向板的位移延性优于CFRP布加固钢筋混凝土单向板。FRP布的粘贴方式对FRP加固钢筋混凝土单向板的位移延性也有影响,单层FRP布加固单向板试件的延性较好。通过对试验结果的分析,提出了FRP布加固钢筋混凝土单向板构件受弯破坏模式的判别方法,验证了已有文献和GB 50608-2010《纤维增强复合材料建设工程应用技术规范》中给出的跨中弯曲裂缝引起的FRP剥离应变计算公式对FRP布加固混凝土单向板的适用性,建立了FRP布加固钢筋混凝土单向板受弯承载力计算方法。     

给水排水工程中钢筋混凝土板优化设计的探讨

如何简便地根据钢筋混凝土板的内力确定最优的板厚,是给水排水工程结构设计中经常遇到的问题。本文针对给水排水工程结构中常见的受弯钢筋混凝土板,采用解析公式、离散化数值计算和函数拟合相结合的方法,推导出可供实际应用的最优板厚公式,并用工程实例予以检验。     

碳纤维布加固钢筋混凝土板的耐火性能试验研究

在ISO834标准升温条件下,进行3块设置不同防火材料的碳纤维布加固钢筋混凝土板,以及1块未加固板的耐火性能对比试验。分析不同防火措施对高温下碳纤维布加固钢筋混凝土板的破坏形态、跨中挠度及耐火极限的影响。试验结果表明:(1)只要采取适当的防火措施,在使用荷载明显增大的情况下,碳纤维布加固钢筋混凝土板仍具有与未加固板大体相当甚至更长的耐火极限;(2)与薄型防火涂料相比,水泥砂浆的防火保护效果相对较弱;(3)厚度5 mm的薄型防火涂料的防火效果相对较好。为确保实际工程中碳纤维布加固钢筋混凝土板具有足够的耐火能力,科学合理地选择防火材料及其厚度是十分重要的。     

负弯矩作用下钢筋混凝土U型叠合梁受力性能研究

针对一种由预制U型梁、预制板和现浇板组成的新型钢筋混凝土叠合梁,开展了负弯矩作用下钢筋混凝土U型叠合梁与现浇对比梁的足尺模型试验,对其破坏形态、截面承载力、位移延性和滑移等进行了较为系统的研究。研究表明:负弯矩作用下叠合梁和现浇梁均发生了受弯破坏;达到峰值荷载时叠合梁中预制板与现浇层之间、预制梁与预制板之间和预制梁与现浇层之间的最大滑移值均不大于0.5 mm;叠合梁的负弯矩截面抗弯承载力较现浇梁约低1%;叠合梁的位移延性系数为8.16,较现浇梁的位移延性系数高17%。本文研究成果可为这种新型钢筋混凝土U型叠合梁的工程应用提供技术依据和参考。     

Strengthening of lightweight reinforced concrete slabs using different techniques

The present study examines the potential of using four different techniques in repairing and strengthening of preloaded, cracked, lightweight, reinforced concrete one-way solid slabs. Nineteen lightweight reinforced concrete (LWRC) slabs specimens were casted with one-third scale dimensions from prototype structure in buildings. The slabs dimensions were 1.2 m in length and cross section of (70 × 500) mm in depth and width. The slabs were reinforced with 3φ10 for the main reinforcement and tested under a four-point loading system. The tested slabs were divided into two groups according to preloading level to study the effect of cracking level. Two preloadings were selected, i.e. 60% and 80% from the ultimate load. The strengthening techniques used were ferrocement layer, steel plate, carbon fibre reinforced polymers (CFRP) sheets and CFRP strips. The slabs were loaded up to failure and the structural response of each slab specimen was predicted in terms of the onset of cracking, deflection, collapse load and failure mode. The efficiency of different repair and strengthening techniques and their effects on the structural behaviour of cracked concrete slab had been analysed. It was observed that the type of strengthening technique used affect the load carrying capacity, deflection, stiffness and toughness of the slab. All repair techniques were found to be able to restore and enhance the structural capacity of cracked concrete slabs. The enhancement ratio is found to be affected by the preloading or the cracking level.     

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。     

爆炸荷载作用下外贴FRP加固钢筋混凝土双向板试验研究

通过集团装药隔土爆炸荷载作用下4块外贴FRP条带加固钢筋混凝土双向板和1块普通板的对比试验,考察了裂缝的产生、开展过程及分布形状,分析了FRP加固板的荷载、位移、加速度、钢筋和混凝土以及FRP应变动力响应时程,研究了FRP加固板的抗爆破坏特征。研究结果表明：外贴FRP条带加固能有效延缓混凝土的开裂,限制裂缝的开展,改善钢筋混凝土板的抗爆性能;外贴FRP条带加固后,RC双向板的跨中位移响应、混凝土和钢筋应变响应明显降低,结构的抗爆炸冲击波能力得到明显提高;外贴FRP条带加固双向板在爆炸冲击荷载作用下的破坏形态有受弯破坏和弯曲屈服后的剪切破坏,外贴FRP条带在极限状态时发生了剥离及断裂破坏。图12表6参10     

预应力叠合板抗火性能试验研究

为了解预应力叠合板在火灾中及火灾后的受力性能,制作了12块不同叠合层厚度的预应力叠合板,通过受火试验及受火后的静载试验,研究叠合板在高温和荷载耦合作用下的受力性能以及不同受火时间下受火后的受力机制和剩余承载力。结果表明：预应力叠合板在高温和荷载耦合作用下,叠合面将会产生水平裂缝,燃烧时间越长,这种现象越明显,甚至出现预制层与叠合层脱离;钢筋桁架对预应力叠合板的抗火性能具有重要作用,保证了叠合层与预制层脱离后板仍具有一定的整体工作性能;预应力叠合板在高温和荷载耦合作用下,将会产生顺筋裂缝,发生黏结破坏;受火后预应力叠合板再施加荷载,预制层与叠合层将会完全分离脱开,板的受力机制发生变化,由受弯构件转化为桁架结构;对于受火时间不超过60min、保护层厚度为20mm的预应力叠合板,其剩余承载力仍能达到未受火叠合板的80%以上;对于保护层厚度为20mm、预制层厚度为40mm、叠合层厚度不小于70mm的叠合板,其耐火极限可达2h以上。     

轻质装配式叠合楼板拼接处受力性能试验研究

提出了一种轻质装配式叠合楼板,由压型钢板、带桁架钢筋轻质陶粒混凝土预制层及普通混凝土现浇层三部分组成,在拼接处增设构造钢筋并用栓钉将楼板与钢梁焊接。分析了各级加载下试件在拼接处的抗弯承载力、挠度以及裂缝等力学性能指标。结果表明,拼接处的构造措施能有效提高叠合楼板的承载力和变形能力;与普通叠合楼板相比,该种楼板具有自重低、承载力高、延性好及施工效率高等特点,具有广阔的应用前景。     

T形板肋对预制带肋底板混凝土叠合板弯曲疲劳性能的影响

为研究T形板肋对预制带肋底板混凝土叠合板弯曲疲劳性能的影响,对3块T形肋底板叠合板和1块整浇板进行弯曲疲劳性能对比试验,主要考察T形板肋与疲劳荷载幅值对试件疲劳破坏形态及疲劳损伤程度的影响,得到了在不同疲劳循环加载次数下的跨中动位移、混凝土应变、预应力筋应变、残余变形等,分析了在不同疲劳循环加载次数下的刚度退化情况、荷载应变分布规律、裂缝分布规律及剩余承载力等。研究结果表明,经历200万次疲劳循环加载后,T形肋底板叠合板无明显的刚度和强度退化,增设T形板肋的叠合板能达到与整浇板相同的弯曲疲劳性能;T形肋底板叠合板正截面弯曲疲劳强度计算可采用普通预应力混凝土受弯构件正截面疲劳应力验算的4个假定,最终以此建立了其正截面弯曲疲劳强度验算方法。     

预制再生块体混凝土板-梁连接的受弯性能研究及其工程应用

为提高装配式混凝土结构中预制板、梁的现场施工效率,提出了带外伸齿条的预制板。开展了4个预制装配再生块体混凝土板-梁试件和2个整浇再生块体混凝土板-梁试件的受弯试验,考察了制作方式、板厚及外伸齿条数量对板-梁连接负弯矩区受弯行为的影响,并在某办公楼建筑中对该板-梁连接技术进行了试点应用。试验结果及工程实践表明：预制装配板-梁试件的最大裂缝出现位置与整浇板-梁试件不同;预制装配板-梁试件的极限荷载要高于整浇板-梁试件,但板端外伸齿条数量对极限荷载影响很小;相比于整浇板-梁试件,板厚增加对预制装配板-梁试件极限荷载的提高幅度偏小;与传统预制板、梁的现场拼装相比,带外伸齿条的预制板与预制梁拼装时无需板下临时支撑,可提高施工效率,节省施工成本。     

石墨水泥砂浆注浆钢纤维混凝土板融雪试验

采用渗浇工艺制作了石墨水泥砂浆注浆钢纤维混凝土(GSIFCON)板.对该板的电热性能和冬季野外融雪性能进行了试验研究.结果表明:GSIFCON板通电产生的热量可有效融化积雪.在GSIFCON板的底面和侧面分别设置3 cm厚聚乙烯泡沫保温层时,其融雪热效率可达20%以上,较无保温层的GSIFCON板其融雪效率提高约5%.应用这种技术,可有效避免除冰盐对混凝土和环境带来的负面影响.     

预应力高强钢绞线网加固钢筋混凝土板的试验研究

采用新型张拉锚固系统对钢绞线网施加预应力,研究预应力水平值对板加固效果的影响规律。对3块不同预应力水平加固板、1块非预应力加固板和1块对比板进行抗弯试验研究。试验结果表明:较对比板,预应力加固板的承载力、截面刚度大幅度提高,裂缝宽度明显减小;较非预应力加固板,其开裂荷载显著提高,屈服荷载、极限荷载、截面刚度均有提高,裂缝宽度减小;随预应力水平的提高,加固效果、钢绞线强度的利用率明显提高。对钢绞线的预应力损失进行分析,提出预应力加固板承载力的计算公式,计算结果与试验值吻合良好,可作为预应力钢绞线抗弯加固混凝土板理论分析和设计的参考。预应力高强钢绞线加固技术解决了非预应力加固方法钢绞线应变滞后、发生剥离破坏、高强度利用率低等缺点,是一种主动高效的加固技术,具有较高的推广应用价值。     

PVA-FRCC收缩性能试验研究

通过10组不同配合比的聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(PVA FRCC)试件的收缩试验,研究了纤维体积分数、水胶比、砂胶比及不同养护环境下PVA FRCC试件的收缩性能.结果表明：PVA纤维的掺入减小了基材的收缩,但效果有限;PVA FRCC试件的收缩随水胶比的减小、砂胶比的增大及周围介质相对湿度的升高而减小.另外,根据试验结果并结合现有混凝土材料收缩计算模型,提出了PVA FRCC收缩估算模型,比较后发现,估算模型的计算值与试验值具有较高的吻合度.