Enhancement of flexural behaviour of CFRP-strengthened reinforced concrete beams using engineered cementitious composites transition layer

This paper aimed to develop and evaluate an efficient strengthening method for reinforced concrete beams, based on engineered cementitious composites (ECC) to be applied as a transition layer prior to the application of the carbon fibre-reinforced polymer (CFRP) strengthening sheet. The role of the proposed transition layer is to control the cracking of concrete and detain or even avoid premature de-bonding of the strengthening CFRP sheets. As the ability of the transition layer to exhibit a strain hardening behaviour is mainly dependent on the used fibre volumetric ratio, three ECC mixes with three different polypropylene fibre volumetric ratios were used (fibre volumetric ratio of 0.5%, 1% and 1.5%). The experimental results showed that while the used CFRP strengthening sheet can increase the ultimate load by about 28.8% compared with the control un-strengthened beam, this increase can reach about 48.5% by applying the same CFRP sheet to the proposed ECC transition layer that contains a fibre volumetric ratio of 1.5%. Moreover, this layer integrated with the mention ratio of the fibre content enabled the CFRP sheet to be in a complete contact with the strengthened beam without any de-bonding up the rupture of the CFRP sheet at failure.     

石墨烯/环氧涂层钢筋混凝土梁受弯性能研究

为研究石墨烯/环氧涂层钢筋应用于混凝土构件时的性能,对3根石墨烯/环氧涂层钢筋混凝土梁和1根普通钢筋混凝土梁进行正截面受弯性能试验,对比分析各试验梁的承载力、挠度、裂缝和破坏形态,并将试验值与规范公式的计算值进行对比.结果 表明:石墨烯/环氧涂层钢筋混凝土梁的受弯性能与普通钢筋混凝土梁基本相同,环氧涂层中石墨烯的掺量对...     

再生粗骨料钢筋混凝土梁短期刚度研究

对27根再生混凝土梁和3根普通混凝土梁进行正截面弯曲性能试验,研究再生混凝土梁短期刚度及其计算方法。试验结果表明,相同条件下再生混凝土梁跨中挠度比普通混凝土梁跨中挠度大11%左右。参考普通混凝土梁,根据试验结果回归出再生混凝土梁内力臂系数、截面弹塑性抵抗矩系数以及不均匀系数表达式,从而得出再生混凝土梁短期刚度的计算式。通过收集国内外再生混凝土梁试验结果对本文刚度公式进行验证,两者吻合较好。     

双向受弯钢筋混凝土梁的非线性数值模拟

基于平截面假定,选择适当的钢筋和混凝土本构模型,使用Matlab建立非线性数值模型模拟双向受弯钢筋混凝土梁M—φ关系,P—Δ关系,并将模拟结果与实验结果进行对照,达到了良好的模拟效果。     

再生骨料混凝土梁受弯性能试验研究

以再生骨料替代率和混凝土强度为试验参数,对6根再生混凝土适筋梁受弯性能进行了试验研究。探讨了再生混凝土梁与普通混凝土在破坏形态等方面的异同,并重点分析了不同再生骨料替代率和混凝土强度等级对再生混凝土梁平截面假定适用性、承载能力、抗裂性能等方面的影响。研究表明:钢筋再生混凝土梁极限承载力没有降低,且能够满足现行规范的要求,但其开裂荷载理论计算值比实测值大,不利于工程应用,建议对再生混凝土梁开裂荷载理论计算值除以1.3进行调整。     

Influence of variations in concrete material properties on the serviceability of reinforced and prestressed concrete flexural members

The effect of statistical variance associated with concrete material properties for different concrete mixes, curing conditions and ages are reported in this paper. The concrete mixes that were analysed are the commonly used Australian N32 and N40 mixes. Samples of concrete were extracted from concrete trucks on site to ensure that the concrete had been exposed to batching and transport processes associated with typical concrete supply. Curing times for test samples ranged from 7 to 28 days. The test frequency was significantly increased for testing samples at 7 and 28 days due to their importance as commonly referenced values in design. Variations of recorded material properties with respect to time and curing conditions are established via a statistical analysis. A Monte Carlo simulation, incorporating the statistical parameters of material properties as input, was applied to serviceability deflection predictions. A statistical prediction of member deflection was established and analysed depending on the variability of material properties. This paper presents an alternative approach to predicting deflections based on the variability that occurs with concrete material properties.     

织物增强混凝土薄板加固钢筋混凝土梁受弯性能试验研究

提出一种采用织物增强混凝土(TRC)薄板加固钢筋混凝土梁的方法,以梁两端纯弯区外侧400mm范围内的锚固方式和加固层织物网层数为主要变化参数,进行3组10根TRC薄板加固钢筋混凝土梁和2根对比梁的受弯性能试验研究,分析加固梁的破坏模式、荷载-挠度关系、荷载-钢筋应变、荷载-混凝土应变关系、裂缝开展情况,研究配网率对受弯承载力的影响。研究结果表明:TRC薄板加固可以有效地提高梁的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载;加固后梁的延性略有降低;当配网率提高到一定程度后,加固梁承载力主要由加固层与老混凝土之间的局部脱粘破坏决定。根据不同的破坏模式,提出了TRC薄板加固梁的受弯承载力计算方法,给出了相关计算公式。     

纤维编织网增强混凝土加固钢筋混凝土梁受弯性能研究

从改善纤维编织网增强混凝土(TRC)加固层中纤维束和精细混凝土的界面粘结及新老混凝土的界面特性入手,研究TRC增强钢筋混凝土(RC)梁的弯曲性能。试验结果表明:纤维编织网的表面黏砂处理能更好地发挥其有效约束能力,从而充分发挥TRC增强层的限裂和增强作用;新老混凝土的界面植入U型抗剪销钉可以提高增强后RC梁的整体受力性能,而涂抹界面剂对其几乎没有影响。此外,精细混凝土中掺加聚丙烯纤维有助于提高构件的起裂荷载;在RC梁配筋率一定的情况下,提高TRC层中的配网率可以有效地延缓结构主裂缝的发展,减小裂缝的宽度和间距,明显地提高梁的屈服荷载和极限承载力。最后,基于RC结构的抗弯设计理论,模拟TRC增强RC梁的荷载与跨中位移曲线,计算值与试验结果吻合得较好,证明了计算方法的可行性。     

钢筋混凝土受弯构件裂缝宽度控制

简要介绍了我国结构设计规范和美国设计规范中对钢筋混凝土受弯构件裂缝宽度控制方法的差别,讨论了各规范中计算公式的背景,分析了裂缝宽度的影响因素,为设计中简便、安全地控制裂缝宽度提供了参考。     

锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力计算方法

基于锈蚀钢筋混凝土梁内钢筋与混凝土间黏结强度随锈蚀量的变化,对锈蚀梁的抗弯承载力进行了研究.当钢筋锈蚀量较小时,锈蚀梁内钢筋与混凝土间黏结强度随锈蚀量变化不大,锈蚀梁的力学性能同未锈蚀梁,可运用传统的梁理论计算锈蚀梁的抗弯承载力;但随着钢筋锈蚀量的增加,钢筋与混凝土间黏结强度发生退化,锈蚀梁的力学性能介于黏结完好梁与无...     

钢筋再生混凝土简支梁变形性能试验研究

通过1根普通钢筋混凝土对比梁和7根钢筋再生混凝土简支梁正截面性能的试验,分析了再生混凝土梁的正截面受力性能、破坏形态及变形特征。试验结果表明:在其它条件相同时,钢筋再生混凝土梁的挠度大于普通钢筋混凝土梁的挠度,且其挠度随再生骨料替代率的增加有增大的趋势,现行混凝土结构设计规范GB50010—2002关于短期刚度的计算方法不适用于再生混凝土梁的挠度计算,需对再生混凝土的弹性模量和钢筋应变不均匀系数进行修正。     

钢纤维水泥砂浆钢筋网加固RC梁受力性能研究

对钢纤维水泥砂浆加固的抗弯足尺混凝土梁一、二次受力进行了试验研究。试验包括1根对比梁和6根用钢纤维水泥砂浆钢筋网加固的试验梁。试验梁采用三面U形加固形式,量测试验梁裂缝分布形态、荷载-挠度曲线、钢筋和混凝土及加固砂浆应变发展规律等。通过改变加固梁的加固配筋率和受力形态,研究了这种加固方法对RC梁的承载力、破坏形态、截面刚度及裂缝分布等的影响。试验结果表明,钢纤维水泥砂浆加固是一种有效的加固方法,能够显著提高钢筋混凝土梁的抗弯承载力、截面刚度以及抗裂性能。     

型钢-钢纤维混凝土组合梁抗弯性能试验研究

为解决型钢混凝土结构中型钢与钢筋相互干扰、混凝土浇筑困难等施工难题,将型钢混凝土梁中的钢筋笼完全或部分替换成钢纤维,形成型钢–钢纤维混凝土组合梁。完成12个型钢钢纤维混凝土组合梁和1个未添加钢纤维、未设置钢筋笼对比试件的抗弯性能试验。主要研究钢纤维掺量、型钢配钢率、箍筋设置和主筋设置对抗弯性能的影响。增加钢纤维用量能够在一定程度上提高承载力,其影响程度与型钢配钢率有重要的相关性,型钢配钢率越大,钢纤维的影响越突出。纵筋的设置能够大幅提升承载力,箍筋和钢纤维能够使纵筋对承载力的增强效果更为突出。试验结果表明：在相似用钢量的情况下,无配筋的型钢钢纤维混凝土组合梁不但能够解决型钢混凝土结构的施工困难,而且能够大幅提升延性性能,但由于未配置纵筋,正截面抗弯能力有所削弱;减小保护层厚度,提高型钢配钢率,能够充分发挥型钢翼缘良好的抗弯能力,弥补未设置主筋对承载力的影响,同时增加钢纤维用量,解决因保护层减小而导致的钢与混凝土界面黏结性能变差的问题;在设置钢纤维的情况下,钢纤维掺量较多试件的损伤发展快于掺量较少的试件,并且随着钢纤维掺量的增加,峰值荷载的损伤度越来越大;钢纤维用量越多,试件在峰值荷载状态下的耐损伤性能越好,即使在较严重的损伤状态下也依然能够保持极限承载能力。     

纤维织物增强混凝土梁抗弯性能的试验研究

从试件抗弯性能测试、抗弯韧性指数计算，抗折强度的计算等，探讨了碳纤维格栅、碳／玻璃混杂纤维格栅织物增强混凝土复合材料的抗弯试验，经研究表明，纤维格栅织物可以明显提高混凝土的弯曲韧性指数和抗弯强度。     

混杂配筋混凝土梁抗弯承载力计算方法初探

钢筋和GFRP筋合理混杂布置,可较大程度地提高混凝土结构的耐久性。通过对8根梁的抗弯试验研究,证实GH冲筋、钢筋和混凝土可以很好地共同工作。依据实验结果和理论分析,提出了混杂配筋混凝土梁抗弯承载力计算方法。     

塑钢纤维轻骨料混凝土梁受弯性能试验研究

试验制作了塑钢纤维掺量分别为0、3、6、9kg/m~3的4根轻骨料混凝土梁,研究塑钢纤维对轻骨料混凝土梁受弯性能的影响。结果表明:塑钢纤维有效地延缓了梁裂缝的发展,减小了最大裂缝宽度,使裂缝变得多而密;梁的开裂弯矩和极限弯矩随塑钢纤维掺量的增加均得到不同程度的提高,LC-9梁的开裂弯矩和极限弯矩相较于LC-0梁分别提高了72%和8.43%;纤维掺量增加,梁的屈服挠度减小,极限挠度增大,挠度延性系数μf增大,最大提高了92.23%;塑钢纤维使梁的相对受压区高度略微增大,持荷能力提高,降低了受拉钢筋应变,延缓了钢筋的屈服时间。     

预应力碳纤维布加固钢筋再生混凝土梁受弯承载力研究

试验浇筑4组再生粗骨料掺量为0%、40%、70%、100%的钢筋再生混凝土梁,根据预应力碳纤维布拉断破坏和剥离破坏的界限加固量,每组对2根钢筋再生混凝土梁进行预裂破坏后,分别进行预应力碳纤维布一层和两层加固,然后对4组钢筋再生混凝土梁进行受弯承载力试验。试验表明：随着预应力碳纤维布加固量的增大,加固梁的受弯承载力增大,梁屈服时,纯弯段受拉区横向裂缝数量增多且宽度较小;随着再生粗骨料掺量的增大,加固梁受弯承载力降低,梁屈服时,裂缝数量减少、宽度增大。最后依据试验结果与平截面假定,结合再生粗骨料掺量对钢筋再生混凝土梁受弯承载力的影响,考虑钢筋再生混凝土梁的二次受力,建立了预应力碳纤维布加固钢筋再生混凝土梁的受弯承载力计算公式。计算结果表明：受弯承载力计算值与试验值吻合较好,可以为预应力碳纤维布加固钢筋再生混凝土梁设计提供参考。     

An experimental study on the flexural behavior of heavily steel reinforced beams with high-strength concrete

In recent years, an emerging technology termed high-strength concrete (HSC) has become popular in construction industry. Present study describes an experimental research on the behavior of high-strength concrete beams in ultimate and service state. Six simply supported beams were tested, by applying comprising two symmetric concentrated loads. Tests are reported in this study on the flexural behavior of high-strength reinforced concrete (HSRC) beams made with coarse and fine aggregate together with Microsilica. Test parameter considered includes effect of being compressive reinforcement. Based on the obtained results, the behavior of such members is more deeply reviewed. Also a comparison between theoretical and experimental results is reported here. The beams were made from concrete having compressive strength of 66.81-77.72 N/mm² and percentage reinforcement ratio (ρ/ρ_b) in the range of 0.56%–1.20%. The ultimate moment for the tested beams was found to be in a good agreement with that of the predicted ultimate moment based on ACI 318-11, ACI 363 and CSA-04 provisions. The predicted deflection based classical formulation based on code provisions for serviceability requirements is found to underestimate the maximum deflection of HSC reinforced beams at service load.     

预应力型钢混凝土简支梁受弯性能试验研究

预应力型钢混凝土梁是在普通型钢混凝土梁的基础上采用预应力技术的一种新型组合构件。基于13根预应力及普通型钢混凝土梁的受弯性能试验,分析了其受力过程、破坏形态、裂缝的开展与分布规律、刚度变化规律等。试验结果表明,预应力型钢混凝土梁比普通型钢混凝土梁具有更好的刚度和抗裂性能,裂缝开展得到较好的控制。基于改进综合内力法,建立了预应力型钢混凝土梁正截面受弯承载力及裂缝宽度计算公式,公式计算值与试验结果吻合良好。     

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。