高性能钢-高强混凝土组合梁抗弯承载力研究

以高性能钢HPS485W、HPS690W及高强混凝土C60、C70为主要研究材料,对高性能钢-高强混凝土组合梁进行弹性和塑性分析;通过简支组合梁的实例,分别计算各组不同截面不同材料组合梁的屈服弯矩和极限弯矩,发现高性能钢-高强混凝土组合梁的抗弯承载力比普通组合梁大大提高;另外运用有限元软件ANSYS模拟上述实例中的各组组合梁,并将有限元数值模拟结果与理论计算结果相比较,以验证其正确性和合理性。     

钢-混凝土组合梁体外预应力筋极限应力研究

对国内外有关钢 混凝土组合梁体外预应力筋极限应力的研究成果进行了较为系统的综述。根据近期完成的 4根体外预应力钢 混凝土组合梁单调全过程试验 ,提出了体外预应力筋预应力损失的设计建议。基于虚功原理和变形协调条件分别推导了体外预应力筋弹性增量和极限应力的计算公式 ,在此基础上建立了体外预应力钢 混凝土组合梁抗弯承载力的计算公式 ,并编制了计算程序 ,程序计算值与试验结果吻合良好     

预应力钢-混凝土组合梁的抗弯承载力研究

建立了预应力钢 -混凝土组合梁考虑滑移效应和预应力筋内力增量的弹性抗弯承载力计算公式 ,提出了预应力钢 -混凝土组合梁考虑预应力筋内力增量的极限抗弯承载力的两步计算法。计算结果与试验结果吻合良好。建议的计算公式对预应力钢 -混凝土组合梁的设计具有实用参考价值     

组合梁负弯矩区混凝土板中无粘结筋的应用研究

推导了将曲线无粘结预应力束视为位移变量直接求解的预应力钢混凝土组合梁单元的有限元列式,并对用于试验的2根无粘结和2根有粘结的预应力混凝土钢连续组合梁进行了分析,计算曲线与试验曲线吻合较好。通过有限元分析发现,无粘结预应力钢混凝土组合梁的极限承载力略小于有粘结预应力混凝土钢组合梁,其原因是组合梁内无粘结预应力钢筋的极限应力低于有粘结预应力筋的;而在负弯矩区采用直线配束或曲线配束对无粘结预应力筋的极限应力影响很小。     

钢-压型钢板混凝土组合梁极限抗弯承载力的研究

本文在推导钢 压型钢板混凝土组合梁极限抗弯承载力计算公式的基础上,验证了简化计算方法的可行性。通过对笔者完成的 5根钢 压型钢板混凝土组合梁试验结果的计算分析,提出栓钉间距对其抗剪承载力的影响系数β。本文公式计算结果与国内外 26根试验梁的实测值吻合良好。根据本文研究成果,可以很方便地得到考虑钢 压型钢板混凝土组合梁组合作用的极限抗弯承载力。     

体外预应力筋极限应力增量的理论分析与试验研究

为研究体外预应力梁受弯破坏过程的力学性能及体外预应力筋极限应力增量,对比分析了各国规范关于体外预应力筋应力增量的计算方法,设计并完成了2根体外预应力波形钢腹板简支组合梁的抗弯承载力试验,编制了非线性全过程分析程序对2根梁进行了分析;以跨高比为主要变量,考虑混凝土强度、截面配筋状况、体外预应力筋有效预应力等因素,以平截面假定为基础,根据极限状态时梁截面内力平衡条件,通过增大受压区混凝土面积建立了体外预应力筋极限应力增量的简化计算公式,并用搜集到的19根试验梁数据对该计算公式加以验证。结果表明:体外预应力组合梁受弯破坏全过程与体内预应力梁基本类似,但是梁破坏时体外预应力筋还未进入屈服阶段,利用各规范公式计算的体外预应力筋极限应力增量比试验值小很多,与试验梁普通受拉钢筋屈服时的体外预应力筋应力增量相当;体外预应力筋的极限应力增量与跨中挠度近似呈直线关系;计算结果与试验结果吻合良好,该公式具有一定的参考价值。     

新型外包波纹钢-混凝土组合梁受弯性能数值分析研究

提出了一种新型外包波纹钢-混凝土组合梁,为了研究这种新型组合梁的受弯性能和破坏机理,通过ABAQUS软件建立了新型外包波纹钢-混凝土组合梁在正弯矩作用下的数值分析模型。剖析了新型组合梁在正弯矩作用下的破坏机理,并进行了这种新型组合梁受弯性能的参数分析,研究了钢材强度、混凝土强度、预应力筋直径、波纹腹板厚度和底部钢板厚度等参数对外包波纹钢-混凝土组合梁抗弯承载力的影响。参数分析表明:钢材强度越大、预应力筋直径越大、底板厚度越大,新型组合梁的极限弯矩越大。基于参数分析提出了新型组合梁抗弯承载力计算方法。研究结果可为建立新型外包波纹钢-混凝土组合梁的设计方法提供参考。     

锈蚀缓粘结预应力混凝土梁抗弯性能研究

本文开展了4个锈蚀缓粘结预应力混凝土梁和2个锈蚀普通混凝土梁的抗弯性能试验研究,总结锈蚀梁的抗弯性能变化特征。结果表明,随着荷载比的增大,锈蚀梁开裂荷载、屈服荷载呈减小,更早进入弹塑性阶段;梁的极限承载力逐渐减小,塑性性能降低;相同条件下锈蚀预应力梁抗弯承载力高于锈蚀无预应力梁。在抗弯性能强于抗剪性能且箍筋和纵筋的失重率较小情况下,锈蚀抗弯梁的主要破坏形式均为普通受拉钢筋屈服,混凝土压碎弯曲破坏,同时建立了适用于无损检测状态下的锈蚀预应力钢筋混凝土梁抗弯承载力计算公式。     

工业建筑用高强度纤维混凝土组合梁的受弯性能试验研究

在研究过程中采取高强度纤维混凝土组合梁的试验模式,针对性研究其破坏特征和受力性能,并分析计算高强度纤维混凝土组合梁的正截面受弯承载力的有效方法,确定其可行性。最终得出以下结论:高强度纤维混凝土组合梁的抗弯承载力和抗弯刚度比普通混凝土梁的曲线整体要高;在210 kN荷载下,普通混凝土的纵筋进入屈服阶段;在280 kN荷载下,高强度纤维混凝土组合梁纵筋的应变仍然呈线性增长状态,未进入屈服阶段。普通混凝土梁中箍筋的应力比高强度纤维混凝土组合梁的要大;组合梁的极限抗弯承载力可通过简化塑性理论进行计算。在混凝土强度相同时,提高钢材强度等级,组合梁受弯承载力提高明显,如果钢材的强度等级是一致的,那么随着混凝土强度等级的提升,组合梁将能承受更大的极限受弯承载力。     

UHPC-T梁抗弯性能试验研究与理论计算

为研究配筋率和预应力对超高性能混凝土T梁(UHPC-T梁)抗弯性能的影响,设计并制作了4根UHPC-T梁与1根普通混凝土T梁,采用三等分点抗弯试验研究了T梁加载破坏的全过程特征,并采用理论公式计算了T梁的开裂弯矩和极限弯矩等关键性能参数。结果表明:配筋率对UHPC-T梁开裂荷载的影响不大; 相同配筋率下,预应力UHPC-T梁的极限承载力约为UHPC-T梁的1.4倍,UHPC-T梁的极限承载力约为普通混凝土T梁的2倍,表明预应力和UHPC均可明显提升T梁的极限承载能力; 与普通混凝土T梁相比,UHPC-T梁裂缝细而密,加载初期最大裂缝宽度发展较慢,裂缝宽度及其数量明显减少; 与UHPC-T梁相比,预应力UHPC-T梁能有效抑制裂缝的生成与发展,表明预应力和UHPC能改善T梁的抗裂性能; 各试验梁跨中正截面混凝土应变与荷载基本呈正比例关系,表明平截面假定同样适用于预应力UHPC-T梁与UHPC-T梁; T梁的理论开裂弯矩和极限弯矩均与相应的试验结果吻合较好,且两者之间的相对误差小于20%,满足工程设计要求。     

活性粉末混凝土预应力叠合梁受弯性能非线性数值分析

针对活性粉末混凝土预应力叠合梁的受弯性能,利用有限元分析软件ANSYS,建立了活性粉末混凝土预应力叠合梁的三维有限元数值分析模型,对试验全过程进行了仿真模拟,并研究了主要参数(如:有效预应力,后浇层混凝土强度等级,后浇层纵向配筋率等)对叠合梁受弯性能的影响,为活性粉末混凝土预应力叠合梁的设计提供了参考。     

预制T形肋底板混凝土叠合板弯曲疲劳性能试验研究

为研究T形肋对混凝土叠合板弯曲疲劳性能的影响,进行了预制T形肋底板混凝土叠合板和整浇板的弯曲疲劳性能对比试验。通过对比试验得到了不同疲劳循环加载次数下的跨中挠度、混凝土应变、预应力筋应变、残余变形等,研究了试件在疲劳循环荷载下的刚度退化情况、荷载 应变分布、裂缝分布及残余承载力等。结果表明：经历200万次疲劳作用后,预制T形肋底板混凝土叠合板无明显刚度和承载力退化,增设T形肋的叠合板能达到与整浇板相同的疲劳性能。基于试验结果,给出了预制T形肋底板混凝土叠合板正截面弯曲疲劳强度计算假定以及正截面弯曲疲劳应力验算方法。     

波形钢腹板体外预应力组合梁正截面承载力及应力分布特征研究

为研究预应力状态下波形钢腹板组合梁的截面应力分布特征,设计制作2根波形钢腹板组合梁,在预应力筋张拉过程中研究了预应力对组合梁受弯截面应力分布特征的影响,通过正截面受弯试验对试件塑性承载力先进行测定;对体外预应力组合梁正截面承载力进行了理论分析;利用有限元分析软件,对与试件同类型的波形钢腹板体外预应力组合梁的塑性受弯承载力进行了参数分析,研究了腹板高度和混凝土强度对正截面承载力的影响。结果表明：预应力对此类构件的翼缘应变变化量影响较波形钢腹板的大约2~3倍;预应力损失对截面中性轴位置变化影响可忽略不计;施加预应力将使波形钢腹板组合梁的受弯承载力提高约30%,腹板高度等参数与此类结构跨中截面承载力呈线性关系;理论值与有限元模拟结果吻合良好,验证了所提出正截面承载力理论的准确性。     

碳素纤维布加固混凝土梁的受弯承载力计算

对 4根普通钢筋混凝土梁和 3根预应力混凝土梁进行了加固后的弯曲试验研究。试验结果表明 ,碳素纤维布可明显提高梁的正截面抗弯承载力。提出的加固后混凝土梁的正截面抗弯承载力计算公式 ,计算值与试验值吻合较好。     

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。     

矩形钢管混凝土组合桁梁负弯矩区受力性能试验研究

矩形钢管混凝土组合桁梁由混凝土板和矩形钢管混凝土桁架组成,在竖向荷载作用下,其正弯矩区可充分发挥混凝土板和桁架的组合作用,但负弯矩区的力学性能较为薄弱且受拉混凝土板容易开裂。针对这一问题,提出了在负弯矩区混凝土板施加预应力以及布置局部释放剪切作用的剪力钉相结合的组合桁梁结构形式。采用跨中施加反向集中荷载模拟连续梁支点反力的方法,对2榀承受负弯矩的矩形钢管混凝土组合桁梁进行了静力加载试验,对其荷载-位移关系、裂缝发展规律、混凝土板应变分布、桁梁荷载-应变关系、钢与混凝土界面滑移及承载力进行了分析。还根据组合桁梁的简化力学模型对不同加载阶段的结构特征荷载进行了讨论。结果表明：采用局部释放剪切作用的剪力钉和混凝土板施加预应力的组合桁梁结构形式可有效提高其抗裂性能,但对受弯承载力影响较小;在加载过程中混凝土板的开裂和杆件的屈服导致结构塑性变形增大,最终节点处焊缝撕裂,组合桁梁丧失承载力;由简化力学模型计算得到的结构特征内力与实测值吻合较好,可为矩形钢管混凝土组合桁梁负弯矩区的设计和计算提供参考。     

重复荷载作用下无粘结部分预应力高强混凝土梁正常使用阶段性能研究

通过26根无粘结部分预应力高强混凝土梁,研究了影响裂缝宽度及裂缝闭合和变形的主要因素,将无粘结部分预应力高强混凝土梁在使用荷载作用下的受力状态转化为偏心受压构件的受力状态,求解非预应力筋的应力,然后采用现有规范裂缝宽度计算公式来求无粘结部分预应力高强混凝土梁的裂缝宽度,并建立了重复荷载作用下的无粘结部分预应力高强混凝土梁裂缝宽度计算公式;应用名义拉应力建立了闭合弯矩计算公式.将预应力筋和非预应力筋对无粘结梁跨中最大挠度的影响,用无粘结配筋指标和综合配筋指标之比η和换算配筋率αpρ这两个参数来反映,并且采用与国内有关规范相一致的直接双直线法,建立了任意荷载作用下的无粘结部分预应力高强混凝土梁变形计算公式.计算结果与试验结果吻合较好.     

预应力钢纤维混凝土板弯曲试验研究

通过设计制作加载装置和位移传感器对三种不同钢纤维掺量(0、1%、2%)的预应力钢纤维混凝土板进行了弯曲试验研究,得到了弯曲过程中预应力钢纤维混凝土板跨中的荷载-挠度曲线,揭示了预应力钢纤维混凝土板的跨中挠度在弯曲加载过程中呈现三阶段变化,并且钢纤维的加入有助于提高板的弯曲韧性,通过等效截面法计算得出了不同钢纤维掺量板的抗弯强度.     

钢-高强混凝土组合梁的试验研究

为了研究钢-高强混凝土组合梁在静载作用下的抗弯性能,本文完成了8根钢-高强混凝土组合梁在跨中两点对称荷载作用下的试验,对其受力性能进行了分析,并探讨了翼缘板混凝土强度、钢梁屈服强度和翼缘板宽度对组合梁正截面受弯承载力、延性的影响。结合试验结果和理论分析,对现行规范中组合梁正截面受弯承载力计算公式进行了补充修正,以拓宽计算公式中翼缘板混凝土强度的适用范围,为高强混凝土在钢-混凝土组合梁中的应用提供设计依据。     

部分预应力钢-混凝土连续组合梁负弯矩区裂缝宽度试验研究

本文根据18根部分预应力钢-混凝土组合梁负弯矩区的受力性能试验研究结果,探讨了负弯矩区裂缝产生与发展的规律。试验表明,影响裂缝宽度的主要因素为负弯矩区综合力比Rp、剪力连接件间距p和钢梁与混凝土板的相对高度比hs/hc:Rp和hs/hc越小,裂缝宽度越大;p越小,裂缝宽度越小。根据试验结果,本文建立了部分预应力钢-混凝土连续组合梁负弯矩区裂缝宽度的经验计算公式,形式上与现行的混凝土结构设计规范建议的受弯构件裂缝宽度计算公式统一。