FRP筋混凝土梁裂缝控制验算方法的研究

在试验及国外有关成果的基础上，提出了FRP筋混凝土梁的最大裂缝宽度计算公式；给出了能够用于工程实际的FRP筋混凝土梁最大裂缝宽度限值及使用荷载作用下FRP筋的允许应变限值的取值建议；指出在进行FRP筋混凝土梁截面的配筋设计时，很多情况下起控制作用的将是裂缝宽度的允许值而不是其极限强度。     

CFRP布加固混凝土梁裂缝宽度计算方法

为完善CFRP布加固混凝土梁裂缝宽度计算方法,一方面基于粘结-滑移理论,对CFRP布加固混凝土梁的裂缝间距和宽度公式进行推导,提出了适用于计算CFRP布加固钢筋混凝土梁和有粘结预应力混凝土梁裂缝宽度的理论分析方法;另一方面又按照传统钢筋混凝土结构裂缝分析思路,在平均裂缝宽度lm计算公式中引入CFRP布和有粘结预应力筋影响项,在裂缝宽度wm计算公式和钢筋应力不均匀系数ψ的计算公式中引入考虑CFRP布和有粘结预应力筋作用的影响系数δf,并给出相应半理论半经验公式.两种分析方法的计算结果与试验结果吻合较好.     

纤维塑料筋混凝土梁承载力计算方法的研究

建立了纤维塑料筋（FRP筋）混凝土及预应力混凝土梁承载力的计算办法，该方法将抗弯及抗剪承载力计算进行了综合考虑，与实际受力情况更为吻合，便于进行计算机模拟，并且针对FRP筋的特点考虑了目前一些规范通常所忽视的参数。最后将电算结果与试验结果进行了对比，结果吻合良好。     

GFRP/钢绞线复合筋混凝土梁开裂性能试验

为了研究GFRP/钢绞线复合筋混凝土梁的开裂性能,设计了5根GFRP/钢绞线复合筋混凝土梁试件,并对混凝土梁试件进行三分点静载试验研究,试验变量为混凝土梁截面尺寸和混凝土保护层厚度.在系统分析试验数据的基础上,提出GFRP/钢绞线复合筋混凝土梁抗裂承载力与最大裂缝宽度的计算方法,并给出使用荷载作用下的裂缝宽度限值.     

预应力RPC-NC叠合梁疲劳裂缝宽度的计算方法

为研究预应力活性粉末混凝土（RPC）-普通混凝土（NC）叠合梁的疲劳开裂性能,以中国铁路32 m T型梁为原型,制作了4根部分预应力RPC-NC叠合试验梁进行静载试验和等幅弯曲疲劳试验,对试验梁在不同次数疲劳加载下的裂缝数量、裂缝宽度、裂缝间距等开裂发展情况进行分析.以平截面假定为基础,考虑开裂截面处钢筋的疲劳应变增大系数,基于黏结滑移理论推导处于疲劳稳定阶段时RPC-NC叠合梁的裂缝间距及裂缝宽度,提出考虑RPC疲劳抗拉性能及RPC与钢筋间疲劳黏结性能的计算方法.同时为便于设计应用,在铁路规范提供的裂缝宽度计算公式的基础上,引入考虑RPC疲劳抗拉性能影响和循环荷载引起的疲劳扩大影响的系数,得到适用于预应力RPC-NC叠合梁裂缝宽度的计算式.将通过两种方法得到的计算结果和本文试验结果进行对比发现,基于黏结滑移理论的疲劳裂缝宽度计算方法和修正后的铁路规范计算公式均能较为准确地计算预应力RPC-NC叠合梁进入疲劳稳定阶段后的最大裂缝宽度.     

FRP筋混凝土梁变形计算与控制研究

由于FRP筋特殊的材料性能,导致其混凝土梁的挠度较大。在国外有关成果的基础上,给出了FRP筋混凝土梁的挠度计算建议方法及“有效惯性矩”的表达式,同时提出了设计时不需进行挠度验算的最大跨高比限值的计算公式及相应的基于挠度控制的承载力设计方法,对工程应用有着实际的指导作用。     

考虑裂缝宽度限值的GFRP筋混凝土梁的设计方法

提出考虑裂缝宽度的GFRP筋混凝土梁极限承载力的设计方法。根据正常使用极限状态规定的梁裂缝宽度限值,设定受压区边缘混凝土的压应变;求出等效矩形应力图系数,分析截面应力应变关系;根据平衡条件,计算裂缝宽度限值确定的受拉筋材配筋率,并与平衡配筋率比较,取较大值作为GFRP筋混凝土梁中受拉筋材的配筋率。将计算得到的配筋率与实际试验构件采用的配筋率进行比较,其误差可以满足工程要求。考虑裂缝宽度的设计方法更能有效体现GFRP筋混凝土梁的实际工作状态,并具有安全可靠的承载力储备。     

预应力CFRP板加固混凝土梁的抗裂性能

预应力碳纤维（CFRP）板加固混凝土梁可以有效地提高梁的抗裂度并减小梁的裂缝宽度,但我国现行规范以及ACI 440.4R-02规范中都没有相关的预应力CFRP板加固混凝土梁的设计条款。通过理论分析,得出了预应力CFRP板加固混凝土梁的抗裂度计算公式;考虑了CFRP板与普通预应力钢筋形状、粘结面等的差异,对我国《混凝土结构设计规范》中有关受弯构件最大裂缝宽度的计算公式进行了修正。基于提出的公式,对预应力CFRP板加固混凝土梁的单调静载试验结果进行计算对比,结果显示吻合良好。     

配置高强钢筋的混凝土梁裂缝试验研究

采用两点对称集中的同步分级加载方式,对8根配置500MPa钢筋和4根配置400MPa细晶钢筋的混凝土梁进行静力加载试验,观测试件的裂缝发展过程,了解此类构件的裂缝特点,为工程中推广应用500MPa钢筋和400MPa细晶钢筋提供试验依据。试验结果表明,配置500MPa钢筋和400MPa细晶钢筋的受弯构件裂缝发展规律与普通钢筋混凝土受弯构件基本相同,但在正常使用状态下,按照现行混凝土结构设计规范对此类构件进行裂缝宽度验算,计算值均大于试验值。同时,结合其它67根配置高强钢筋的混凝土梁试验数据,评估了现行混凝土结构设计规范裂缝宽度公式的适用性,并在该规范的计算模式基础上,提出平均裂缝间距及短期最大裂缝宽度计算的修正公式,修正公式的计算结果与试验结果符合较好。     

无粘结部分预应力混凝土叠合梁裂缝宽度计算的试验研究

给出了２０根矩形截面无粘结部分预应力混凝土叠合梁（其中２根为对比梁裂隙宽度的试验研究成果。在此基础上,结合无粘结部分预应力混凝土梁及普通混张土叠合梁的已有成果提出了与我们先前工作及水工混凝土结构设计规范相对应的二套裂缝宽度计算公式,这些公式通过把无粘结部分预应力混凝土梁、叠合梁及有粘结部分预应力混凝土梁、叠合梁的计算方法和衔接起来,从而形成了统一的计算体系。经与实验结果验证结果验证知,这些公式计算     

复合材料加固混凝土梁斜截面承载力的研究

外粘贴纤维复合材料(FRP)加固钢筋混凝土梁的斜截面承载力与加固方式、FRP材料、FRP-混凝土界面应力和混凝土梁的原始参数有关。针对汶川地震中大量的斜截面破坏问题,分析了不同的加固方式、加固材料、配箍率、剪跨比和混凝土强度等参数对加固效果的影响。结果表明:FRP综合加固后混凝土梁斜截面承载力和变形能力明显提高,混凝土裂缝扩展延缓,加固效果明显;其中剪跨比和混凝土强度对加固后梁的挠度影响较大,而配筋率对加固后梁的承载力和变形能力均有较大影响,但对承载力影响最明显。同时对外贴FRP加固后混凝土梁的斜截面承载力进行理论分析,通过与已有的理论计算公式相比较,理论计算结果与试验结果符合较好。     

基于神经网络的混凝土梁斜裂缝宽度预测

对16根高强箍筋混凝土简支梁进行了受剪试验研究,分析了加载方式,混凝土强度、配箍率对斜裂缝宽度的影响,在试验基础上建立了混凝土梁斜裂缝宽度的BP网络模型.研究结果表明,该网络模型的模拟结果与试验结果符合较好,建立了高强钢筋混凝土梁受剪斜裂缝宽度和其影响因素之间的一种函数关系.因此,可以将人工神经网络运用到高强钢筋混凝土梁受剪斜裂缝宽度的研究中,实现斜裂缝宽度的预测.     

纤维增强塑料筋混凝土梁受弯性能的计算方法

在试验研究的基础上，结合纤维增强塑料筋混凝土梁的受弯破坏特点，探讨了纤维增强塑料筋混凝土梁的非线性全过程数值分析方法。通过对受压区和受拉区混凝土应力－应变关系曲线的简化，建立了纤维增强塑料筋混凝土梁弯距曲率的计算模式，提出了纤维增强塑料筋混凝土梁弯距曲率的简化计算公式以及相应的荷载挠度的计算公式。将该简化方法、非线性全过程数值分析方法与试验数据进行了比较分析，三者符合较好。     

纤维增强塑料筋混凝土梁延性的计算方法

根据纤维增强塑料筋(FRP筋)及其混凝土梁的力学性能,建立了纤维增强塑料筋混凝土梁达到纤维增强塑料筋名义屈服强度的截面曲率和梁最终破坏的截面曲率的表达式.以此为基础,探讨了纤维增强塑料筋混凝土梁截面曲率延性的计算方法.结果表明,纤维增强塑料筋混凝土梁截面曲率延性系数分别随纤维增强塑料筋配筋率的减小和混凝土强度的提高而增大.     

钢纤维部分增强高强混凝土梁疲劳性能的试验研究

通过1根普通高强混凝土梁和3根钢纤维高强混凝土梁的疲劳试验,分析了疲劳荷载作用下钢纤维部分增强高强混凝土梁跨中挠度及裂缝宽度随循环次数增加的变化规律,探讨了钢纤维掺入层厚对钢纤维高强混凝土梁跨中挠度及裂缝宽度的影响.结果表明,在高强混凝土梁中部分掺加钢纤维能够有效地控制梁的刚度及限制裂缝的发展,疲劳抗裂性能及变形性能随着钢纤维混凝土层厚的增加而提高.     

低干缩延性材料-混凝土复合梁抗弯性能

为研究延性材料对普通混凝土的增强增韧效果,本文采用低干缩高延性纤维增强水泥基复合材料(LSECC)与普通混凝土复合的方式,从试验与模拟两个方面研究了复合梁的抗弯性能．结果表明,在梁底复合低干缩延性材料后不仅可以提高梁的抗弯承载能力,还大幅提升了梁的延性．当LSECC的强度比上层混凝土的强度高时,复合梁的峰值荷载受LSECC层厚的影响明显,随着层厚的增加而增大．当上层混凝土的强度较高时,复合梁的峰值荷载随LSECC层厚度的变化不明显．基于开裂强度和材料应力裂纹宽度关系的抗弯模型可良好地预测不同材料复合梁的弯曲性能,模型结果与实测值吻合良好,可用于组合结构优化设计．     

GFRP筋混凝土梁受弯性能试验

为改善GFRP(glass-fiber reinforced polymer)筋混凝土梁裂缝宽度较大的缺陷,提出一种将GFRP筋穿入金属波纹管并灌注水泥基高强灌浆料的新型构造措施,内部高强水泥基灌浆料与GFRP筋的黏结性能较好,共同参与受拉,外部金属波纹管可约束内部黏结裂缝的扩展,并增强与混凝土之间的黏结作用,进而减小GFRP筋混凝土梁的裂缝宽度.为验证其可行性,对配置钢筋、拉挤GFRP筋以及新型构造措施GFRP筋的6根简支梁开展了单调加载受弯试验,考察了GFRP筋混凝土梁在正常使用极限状态下的裂缝分布、平均裂缝间距以及平均裂缝宽度的发展规律.试验结果表明:与普通拉挤GFRP筋相比,新型构造措施可减小梁在使用阶段的裂缝宽度,延缓顺筋裂缝的出现;新型构造措施GFRP筋混凝土梁可满足各国规范0.5 mm最大裂缝宽度的限值规定,普通GFRP筋混凝土梁则不能满足要求;当GFRP筋配筋率接近或大于界限配筋率时,梁表现为首先混凝土受压破坏、最后FRP纵筋受拉断裂的失效模式,其受弯承载力高于钢筋混凝土梁,破坏前有较大的变形能力,平均挠跨比约为1/56.     

基于大比尺模型试验的连续配筋混凝土路面开裂研究

为控制连续配筋混凝土路面（CRCP）的横向裂缝,修建大比尺模型-连续配筋混凝土梁（CRCB）,分析混凝土材料、配筋率、纤维及横向预切缝对CRCP开裂的影响. 构建解析模型推导横向裂缝间距和宽度的计算表达式,理论量化不同设计参数对CRCP横向裂缝特征的影响. 结果表明：解析结果与现场勘测数据吻合,说明解析法切实可行;横向裂缝随着试验梁龄期增长而发展,且于19个月后趋于稳定;配筋率对裂缝间距和宽度影响较大,采用筋径为22.23 mm（#7号钢筋）的试验梁,其裂缝间距和宽度比采用筋径为19.05 mm（#6号钢筋）的试验梁降低了17%左右;采用轻质混凝土可增大裂缝间距、减小裂缝宽度,为控制冲断提供可能;加入纤维和设置横向预切缝可增大裂缝间距、减小裂缝宽度.     

高强钢筋高强混凝土梁裂缝宽度验算方法的研究

通过对高强钢筋高强混凝土梁的试验研究和理论分析,导出了其抗裂弯矩和裂缝宽度的计算公式,经检验计算结果与试验结果吻合较好。     

基于ANSYS的碳纤维筋混凝土梁有限元分析

碳纤维筋在混凝土结构中的研究及应用是目前土木工程领域研究的热点.应用ANSYS软件对碳纤维筋(CFRP)混凝土梁受弯性能的非线性有限元分析进行研究,给出有关设计及应用的建议。