疲劳荷载幅值对氯环境下疲劳损伤RC梁剩余力学性能的影响

沿海环境的钢筋混凝土桥梁结构通常受到疲劳荷载以及氯离子的综合作用。通过试验室模拟此类结构的工作状态,试验研究了不同疲劳荷载(0.2P_u、0.3P_u、0.4P_u、0.5P_u)预损伤并经历氯溶液干湿循环后钢筋混凝土梁试件的剩余力学性能(剩余承载力、耗能能力、刚度、延性)。结果表明,与未疲劳损伤梁试件相比,疲劳损伤并经历海水干湿循环梁试件的屈服荷载随着疲劳损伤荷载增大而下降,极限荷载基本不变;疲劳损伤梁试件的刚度和延性大幅度下降,且不同荷载水平下的延性和刚度劣化程度基本保持一致;疲劳加载过程中,每个循环形成的滞回环面积随着循环加载次数的增加而明显降低且趋于稳定,稳定所需的最小循环加载次数随着荷载水平的增大而增大。     

钢筋混凝土简支梁疲劳剩余承载性能试验研究

为研究结构构件发生一定疲劳损伤后的疲劳剩余承载性能,对4根相同的钢筋混凝土简支梁分别进行静承载力试验和疲劳后的剩余承载性能试验。对试件在发生严重的疲劳损伤后的疲劳剩余承载性能进行研究发现,梁的失效是由受拉区钢筋断裂造成的,按适筋梁设计的试件在发生明显的疲劳损伤后呈现出类似少筋梁的破坏形式;试件疲劳后的屈服承载力小于疲劳加载上限,极限承载力大于疲劳加载上限;疲劳过程中试件刚度的变化基本遵循突然降低—平稳—降低的趋势。     

初始损伤对CFRP加固混凝土梁受弯性能的影响

通过9根碳纤维布加固的具有初始损伤钢筋混凝土梁、6根碳纤维布直接加固钢筋混凝土梁及3根对比钢筋混凝土梁的抗弯性能试验，分析了初始荷载、初始裂缝及加载历史等对加固梁裂缝发展、屈服荷载、刚度、极限荷载的影响。试验结果表明，采用碳纤维布加固钢筋混凝土梁可以有效的提高其抗弯性能。初始荷载、初始裂缝及加载历史等对加固梁的裂缝发展、刚度、屈服荷载和极限荷载均有不同程度的影响。     

腐蚀和重载交通对预应力混凝土梁耐久性影响研究

为探究重载交通荷载和不均匀腐蚀作用对钢筋混凝土梁可靠性能的影响,根据某服役公路桥梁缩尺设计了7根预应力钢筋混凝土梁。对经过海水浸泡和电化学腐蚀的试件,进行了静载及疲劳试验,结合未腐蚀梁试验结果对试件的疲劳寿命、破坏形态等随荷载上限的变化规律进行了分析。研究表明:腐蚀后的试件延性变差,承载力降低了约8%,开裂荷载也明显下降了25%,试验梁的抗疲劳能力显著下降,高疲劳上限试件更甚。     

梁转动对屈曲约束开缝钢板剪力墙受力性能影响有限元分析

利用有限元软件ABAQUS,研究梁转动对屈曲约束开缝钢板剪力墙受力性能的影响,并以钢板与两侧约束部件的间隙Δ_c为参数,针对开缝墙面外约束条件进行分析。结果表明：在其它条件不变的情况下,开缝墙初始刚度以及耗能能力均与梁转动刚度成正比,与梁转动影响系数λ（λ为开缝墙屈服时刻梁转角与屈服层间位移角的比值）成反比,当λ<0.18时,初始刚度可达到理想条件下的85%,而当λ>2.00时,能量耗散系数至少下降25%;开缝墙滞回曲线饱满程度以及屈服荷载均与面外约束缺陷因子η成反比,η为Δ_c与两侧约束部件（钢筋混凝土板）所需最小厚度t_c,min的比值,当η<0.22时,开缝墙能够先于屈曲达到屈服,滞回曲线饱满,屈服荷载没有降低,而当η≥1.30时,开缝墙则较早发生面外屈曲,导致滞回曲线捏拢严重,屈服荷载下降25%。根据上述分析结果,由试验结果算得λ及η（分别取λ=0.40,η=0.30和λ=1.00,η=0.23）,得到的有限元曲线与试验曲线吻合较好。     

锈蚀钢筋混凝土梁变形性能分析

开展锈蚀钢筋混凝土梁受弯试验,通过试验梁变形曲线、荷载-挠度曲线及混凝土应变曲线等对试验梁变形性能进行深入分析。研究表明,在荷载作用下,试验梁B15-1,B15-2从屈服至破坏阶段的变形急剧增大,试验梁B15-2发生了脆性破坏。随着纵筋锈蚀率的增大,试验梁的屈服荷载及极限荷载均逐渐下降,屈服阶段不再明显,混凝土应变曲线不再符合平截面假定。当纵筋锈蚀率小于10%时,试验梁的刚度随锈蚀率的增大略有增加,当纵筋锈蚀率大于10%时,试验梁刚度下降较快,且变形不再协调。     

海水干湿环境下循环荷载损伤混凝土梁的力学性能劣化

采用实验室模拟钢筋混凝土桥梁的实际工作状态,首先对4个钢筋混凝土(RC)梁试件施加幅值分别为0,4Pu,0.5Pu,0.6Pu(Pu为单调加载梁的极限荷载)的循环荷载且等幅循环加载10次,再对损伤的RC梁进行240次海水干湿循环作用,最后进行单调加载试验,研究RC梁的力学性能劣化情况。结果表明:在循环荷载和海水干湿循环综合作用下,随着循环荷载幅度增加,钢筋混凝土梁的屈服荷载、极限荷载、刚度等力学指标均下降;240次海水干湿循环作用后,循环荷载产生的梁试件中混凝土裂缝大多数自愈合,少数裂缝呈现部分愈合状态。     

CFRP加固损伤混凝土梁截面短期刚度探讨分析

本文对碳纤维布加固损伤钢筋混凝土梁在完全卸载或不卸载的短期刚度进行研究,在计算短期刚度时考虑初始荷载的影响即纵向受拉钢筋存在初始应变的条件下,把不同初始荷载作用下损伤钢筋混凝土梁的短期刚度变化过程分为屈服弯矩之前和屈服弯矩至极限弯矩两个阶段。在分析碳纤维布加固损伤混凝土梁截面刚度变化规律的基础上,通过对试验资料统计分析,建立了碳纤维布加固损伤钢筋混凝土梁截面短期刚度的简化计算公式,经试验资料验证,该公式具有较高精度。     

钢筋混凝土框架结构抗层屈服倒塌能力评价方法研究

在框架薄弱层进入塑性工作阶段后，地震反应将大幅衰减，如地震持续作用，或者再遭遇较大余震时，结构可能会倒塌。通过分析钢筋混凝土框架薄弱层承载力退化和刚度退化，探讨发生落层倒塌的内部原因和外部条件，揭示框架薄弱层倒塌临界状态应遵循的变形准则和稳定准则。通过分析试验数据，阐述基本原理，推导计算公式，提出了基于Pushover分析的钢筋混凝土框架抗层屈服倒塌能力评价方法。研究结果表明，钢筋混凝土柱端弹塑性损伤是薄弱层承载力和刚度退化的内在原因，竖向荷载引起的等效负刚度是抗侧刚度丧失的外部条件；影响抗倒塌能力的主要因素包括竖向动力放大系数λ、刚度退化系数β_u和刚重比ζ，当λ=β_u ζ 时，框架薄弱层处于倒塌临界状态。最后提出了抗地震倒塌需进一步研究的问题。     

钢筋增强ECC-混凝土复合梁受弯性能试验研究

为研究ECC对钢筋混凝土梁受弯性能的改善,对2组不同配筋率的5种不同ECC替代高度率的钢筋增强ECC-混凝土复合梁进行了静力受弯性能试验。测试了试件的开裂荷载,裂缝的开展,各级荷载下的应变,以及试件的极限荷载,验证了平截面假定。研究表明,ECC增强钢筋混凝土复合梁的抗弯承载力高于同配筋率的钢筋混凝土梁,且梁的裂缝细密;当钢筋屈服时,复合梁的裂缝宽度均小于规范的限值;钢筋与ECC、ECC与混凝土黏结良好,可以协调变形,作为整体共同工作。     

Fatigue tests on straight steel–concrete composite beams subjected to hogging moment

This paper describes the fatigue behavior of composite steel and concrete beams subjected to negative bending moment. Fatigue tests with repeated load limited to initial cracking and stabilized cracking, were performed on two steel–concrete composite beam substructures respectively. Test results indicated that when the repeated load was equivalent to the initial cracking load, the fatigue test had only limited influence on beam stiffness or crack patterns. However, when the repeated load was equivalent to the stabilized cracking load, a number of residual cracks occurred in the initial static test and the beam became less stiff as the load cycles increase. Failure of the bond between studs and surrounding concrete was confirmed in intermediate static tests; flexural stiffness of studs became smaller as the increase of load cycles. In addition, final static tests were performed on fatigue test specimens and another specimen without fatigue test. The comparison indicated that when the repeated load was larger than the initial cracking load, fatigue test could decrease beam stiffness and its ultimate load carrying capacity.     

负弯矩作用下钢-混组合梁的疲劳试验

介绍了钢-混组合梁在负弯矩作用下的疲劳性能。在两个钢-混组合梁结构上分别进行循环荷载下的疲劳试验,并只局限于初始开裂和稳定开裂。试验结果表明,循环荷载与初始荷载相等时,疲劳试验对梁刚度与裂缝形态的影响有限。然而,当循环荷载与稳定开裂荷载相等时,在初始静态试验时产生了大量的残余应力,造成了破裂,且梁的刚度减小而荷载周期增加。中期的静态试验证实了栓钉与周围混凝土的连接失效,栓钉的承载力随着荷载周期的增加而减小。此外,对经过疲劳测试的样本与未经过疲劳测试的样本进行最终的静态测试发现,循环荷载大于初裂荷载时,疲劳试验会降低梁的刚度及极限承载力。     

高强钢筋高强混凝土梁静力和疲劳性能试验研究

通过9根配有新Ⅲ级钢的高强混凝土梁和4根配有Ⅱ级钢的混凝土梁的静载和等幅疲劳荷载试验,分析研究了高 强混凝土梁的变形性能和疲劳特性。试验结果表明,在高强混凝土梁中应用高强钢筋,可以使两者的性能得以充分发挥, 不仅承载力大幅度提高,而且能较好的满足正常使用极限状态的要求。高强混凝土受弯构件在疲劳荷载作用下刚度降低, 裂缝宽度增大,其变化规律和受压区混凝土应变的增加规律基本一致。疲劳荷载作用N次后构件的裂缝宽度,可根据初 始裂缝宽度和受压区混凝土应变增长系数来计算。根据试验分析,得到了高强混凝土梁在疲劳荷载作用下的截面应力、裂 缝宽度及高强钢筋S-N曲线试验回归公式,可为高强混凝土梁设计提供一定的参考。     

内填Y形钢支撑加固多层钢筋混凝土框架结构滞回性能试验研究

为了研究内填Y形钢支撑多层RC框架结构的抗震性能,进行了3榀2层单跨1/2缩尺试件的低周反复荷载试验。分析试件在循环荷载作用下的破坏机理、滞回性能、延性、刚度退化规律以及耗能能力。研究结果表明：应用Y形钢支撑加固RC框架合理可行,Y形钢支撑承担了大部分水平荷载,梁柱连接节点破坏程度较轻;耗能段与混凝土梁的连接构造合理,没有发生破坏;Y形钢支撑破坏,导致结构失效;加载初期,试件荷载 侧向位移比滞回曲线具有一定程度的捏缩,耗能段屈服后,试件滞回曲线相对饱满;试件2层的荷载-层间位移比滞回曲线比1层饱满,2层的侧向变形程度比1层大;楼板的存在增加了框架梁的刚度,减少了梁上的裂缝数量;节点构造对结构抗侧刚度影响较小,对变形能力影响较大;加固震损后的结构,应该考虑结构刚度退化程度。在试验的基础上提出了内填Y形钢支撑的设计方法。     

反拱法加固混凝土受弯构件理论及试验研究

对采用反向起拱粘贴碳纤维布加固混凝土梁构件的基本原理和设计方法进行了初步研究,提出了基于预应力原理的反拱法碳纤维布材加固梁构件的施工工艺。在此基础上,进行了3根试件的试验。通过试验结果对比了不同加固工艺的受弯构件的开裂荷载、极限荷载、抗弯刚度等工作性能,分析了反拱加固的预应力效应。试验发现,反拱加固试件的开裂荷载较普通粘贴加固试件的开裂荷载提高了36.2%,屈服条件下的变形减小了24.2%。试验结果表明,采用反拱加固可方便有效地卸除加固构件的残余应力,并产生预应力效应,可充分发挥碳纤维布材料高强度的特性,提高构件刚度和承载能力。     

双向加载路径下型钢-混凝土组合柱抗震性能试验研究

通过8根型钢-混凝土组合柱在低周往复荷载作用下的加载试验,研究配钢形式、加载路径对该类组合柱破坏过程、滞回性能、刚度退化、延性性能及累积耗能的影响,分析纵筋及型钢的应变发展。结果表明：在相同含钢率下,配置方钢管的型钢混凝土柱的变形能力比十字形截面型钢的型钢混凝土柱的大,破坏位移角增大了约24%;加载路径对组合柱滞回特性影响显著,在非对称路径加载下,滞回特性亦表现出明显的非对称性;与单向循环加载组合柱相比,双向循环加载组合柱的峰值荷载小、刚度退化快、屈服位移小、延性差、破坏位移角小,但其累积滞回耗能明显大于单向循环加载时的情况;纵筋屈服发生在峰值荷载前,而型钢一般在达到峰值荷载时才屈服;在位移加载后期,双向循环加载组合柱纵筋及型钢应变增长明显较单向加载组合柱的快。因此,双向加载路径对型钢-混凝土组合柱承载能力、变形性能及累积耗能等抗震性能的影响显著,在设计时应予以考虑。     

压-弯-剪-扭复合受力钢筋混凝土L形截面柱抗震性能试验研究

为研究压-弯-剪-扭复合受力下钢筋混凝土L形截面柱的抗震性能，以扭弯比、轴压比为变化参数，设计6个钢筋混凝土柱试件在恒定轴力和反复弯-剪-扭复合作用下的加载试验。观察试件的破坏过程和形态，得到其扭矩-扭转角滞回曲线和荷载-位移滞回曲线，以及试件的开裂点、峰值荷载点和破坏点等特征参数。基于试验数据，分析扭弯比和轴压比变化对钢筋混凝土L形截面柱的压碎区高度、钢筋应变、承载力、位移延性、层间侧移角、耗能能力、承载力及刚度退化等抗震性能指标的影响。结果表明：低周反复压-弯-剪-扭钢筋混凝土L形截面柱破坏形态表现为弯曲、弯扭和扭剪破坏，滞回曲线呈捏拢的S形，随着扭弯比的增大，柱根部压碎区高度变小，翼缘裂缝发展更为完善，纵筋应力增大，箍筋应力减少，开裂荷载和受扭承载力均有提高，试件扭转延性提高但位移延性降低，初始刚度较小且退化更为平稳；而轴压比则与受扭承载力和弯曲刚度密切相关，轴压比越大，受扭承载力越大，弯曲刚度提高；试件弯曲耗能的等效黏滞阻尼系数在0.08~0.28之间，扭转耗能的等效黏滞阻尼系数为0.13~0.23，试件耗能占比由初期扭转耗能为主向弯曲耗能转变，L形截面柱性能水平对应的层间位移角均能满足相关规范要求。扭矩的存在对试件抗震性能削弱较大。     

高周疲劳损伤下Q345等边角钢受力性能试验研究

为研究风荷载作用下输电线路中Q345等边角钢构件在不同的初始高周疲劳损伤下对其受力性能的影响,通过对1组无初始损伤构件和3组带不同初始疲劳损伤Q345等边单角钢试件的低周往复加载试验,得到了各组试件的承载力、刚度退化及滞回耗能等变化规律。研究结果表明：在低周反复荷载作用下,当初始高周疲劳振动从0次最终增加至4.0×104次时,试件承载力降低了36.1%,刚度降低了75.4%,累积耗能系数降低了57.4%,并最终导致构件累积损伤破坏。     

Lateral load response of high performance fiber reinforced concrete beam–column joints

Six beam–column (B–C) joints were constructed according to the existing practice in Jordan and tested under cyclic lateral loading to determine the effect of using high performance steel fiber reinforced concrete (HPFRC) in place of conventional concrete in the joint region. The properties of ultimate strength, ductility, energy dissipation capacity, and joint stiffness of the reference concrete specimens were compared with those containing different amounts of brass-coated (BCSF) or hooked steel fibers (HSF). It was determined that the steel fiber concrete specimens exhibited three times higher load levels, 20 times larger energy dissipation, and two times slower stiffness degradation compared to the reference concrete specimens. Using hooked steel fibers showed a significant increase (three times) in the maximum load carrying capacity and in the initial secant stiffness compared to reference specimens.     

植筋搭接混凝土梁静力及疲劳受弯试验研究

为研究植筋锚固在混凝土构件受拉区的受力性能,进行了5根采用植筋技术进行受拉主筋搭接的钢筋混凝土梁受弯试验。其中3根试验梁先静力加载至60%设计荷载,卸载后再加载至破坏,2根试验梁承受2×106次疲劳荷载后再静力加载至破坏。静力试验结果表明,植筋搭接梁在加载再卸载后有较大的残余变形,反映了植筋胶及粘结界面的弹塑性特性。不同搭接长度的植筋搭接梁其抗弯刚度差异不大,但其开裂荷载和极限承载力却有较大差异。将植筋搭接梁的试验结果与块体试件植筋锚固单向拉拔试验的结果比较表明,在相同植筋条件下,梁式试件破坏时钢筋的应力远小于块体试件单向拉拔试件破坏时钢筋的应力。在梁底部纵筋搭接区范围有较多的交叉斜裂缝。这些现象表明基材的应力状态及植筋的混凝土保护层厚度对粘结锚固性能有很大影响。疲劳试验结果表明,在疲劳加载的早期裂缝就基本出齐,从5×105次至2×106次加载过程中裂缝发展不大,也没有新的裂缝产生。在本文的试验条件下,疲劳加载对梁的抗