高强经编聚酯纤维筋增强混凝土梁抗弯性能试验研究

高强经编聚酯纤维筋是一种新型FRP筋。为深入研究高强经编聚酯纤维筋混凝土梁弯曲性能,通过5根高强经编聚酯纤维筋混凝土梁和1根钢筋混凝土梁的弯曲试验,对高强经编聚酯纤维筋混凝土梁正截面抗弯性能进行了研究。结合试验梁结果,探讨了抗弯承载力计算方法,并与实测值进行了比较,分析了高强经编聚酯纤维筋增强混凝土梁的裂缝分布形态、最大挠度等特性。     

FRP筋与HRB筋混合配筋混凝土梁变形及延性性能试验研究

为了研究FRP筋与普通钢筋(HRB筋)混合配筋混凝土梁变形及延性性能,选用GFRP和BFRP筋材,设计制作了8根混合配筋混凝土梁和1根普通钢筋混凝土梁,分析了试验梁裂缝以及挠度的变化情况,探讨了混合配筋混凝土梁截面延性系数的计算方法。结果表明:混合配筋混凝土梁裂缝开展机理与钢筋混凝土梁基本相同,相同荷载水平作用下挠度比钢筋混凝土梁增大约20%~90%;延性系数随着配筋率的增大和FRP筋与钢筋面积比的增大而减小,建议混合配筋混凝土梁满足延性要求时配筋率为0.8%~1.26%,FRP筋与钢筋面积比小于1.28。     

BFRP筋/钢筋混合配筋混凝土梁抗弯试验与有限元分析

通过抗弯性能试验,分析了玄武岩纤维增强筋(BFRP筋)/钢筋混合配筋混凝土梁的承载力、破坏形态、挠度及裂缝发展情况。在试验基础上利用ANSYS软件建立了BFRP筋/钢筋混合配筋混凝土梁的三维有限元数值分析模型,并与试验结果进行了对比。在数值分析模型基础上研究了FRP筋类型及其布置方式对混合配筋混凝土梁抗弯性能的影响。结果表明:BFRP筋/钢筋混合配筋混凝土梁的破坏形式均为钢筋屈服后受压区混凝土被压碎;配筋面积比Af/As越大,初裂荷载越小,裂缝总数越少,挠度逐渐增加;建立的数值分析模型能较准确地模拟BFRP筋/钢筋混合配筋混凝土梁的抗弯性能;BFRP筋、AFRP筋(芳纶纤维增强筋)及GFRP筋(玻璃纤维增强筋)与钢筋混合配筋混凝土梁的荷载-挠度曲线比较接近;与BFRP筋相比,CFRP筋(碳纤维增强筋)/钢筋混合配筋混凝土梁的开裂荷载和极限荷载分别高14.2%和9.3%,最大挠度小35%左右;BFRP筋的布置方式(单层或双层)对混合配筋混凝土梁抗弯性能的影响不大。     

混合配筋混凝土梁抗弯性能研究

混合配筋混凝土梁将耐腐蚀的FRP筋放于截面角区或下排,将易锈蚀的钢筋放于内部或上排;适当限制FRP筋的相对比例,可以使此类梁既具有较大的刚度、较好的延性,又具有良好的耐腐蚀性能,从而延长构件的使用寿命.在前人关于钢筋混凝土梁、FRP筋梁和混合配筋梁研究的基础上,对混合配筋混凝土梁的抗弯性能,包括抗弯承载力及挠度两方面进行了分析;试图建立混合配筋混凝土梁受弯性能评估的理论分析模型和设计实用模型.通过与已有试验结果对比,分析验证了建议模型的有效性和可靠性.研究表明,本文采用的考虑受拉刚化效应的理论分析模型可以较好地模拟混合配筋混凝土梁受力全过程的荷载-挠度曲线;采用的设计实用模型可以较好地预测此类梁的承载力和正常使用荷载水平下的挠度.     

玄武岩纤维复材筋混凝土梁受弯性能试验研究

利用玄武岩纤维(BFRP)复材筋等强度替代钢筋、等截面替代钢筋以及与钢筋混合配筋形式制作混凝土简支梁,对其进行受弯性能试验,研究不同配筋形式和不同配筋率对梁受弯性能的影响,分析混凝土简支梁的跨中挠度、裂缝分布及宽度、受拉筋应变和承载力,通过对比试验值和理论值,分析试验梁破坏模式。结果表明:在相同荷载作用下,BFRP筋混凝土梁的挠度大于钢筋混凝土梁,而混合配筋混凝土梁介于两者之间;相同配筋率时,BFRP筋混凝土梁的承载力比钢筋混凝土梁的承载力低,尽管BFRP筋没有明显的屈服点,但混合配筋混凝土梁仍表现出较好的延性,为受压区混凝土压碎破坏,在梁完全破坏前提供明显的预兆,破坏模式为适筋破坏; BFRP筋混凝土梁和混合配筋混凝土梁的截面都基本满足平截面假定。     

玄武岩纤维筋混凝土梁正截面抗弯承载力试验研究

为了研究BFRP筋混凝土梁的抗弯性能,进行了不同配筋率和不同配筋形式BFRP筋混凝土梁的四点弯曲试验,分析了试件的跨中挠度、抗弯承载力和裂缝分布规律。结果表明:BFRP筋混凝土梁的弯矩-挠度曲线表现出试件开裂、峰值弯矩为转折点的三折线特征;BFRP筋与钢筋混合配筋梁的弯矩-挠度曲线表现出试件开裂、钢筋屈服和峰值弯矩为转折点的四折线特征;BFRP筋与钢筋混合配筋能提高钢筋混凝土梁的抗弯承载力,减小BFRP筋混凝土梁的挠度和裂缝宽度,同时发挥BFRP筋强度高的特点;BFRP筋与钢筋混合配筋梁符合平截面假定,并给出了正截面抗弯承载力计算公式。     

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。     

GFRP筋和钢筋混合配筋混凝土梁受弯性能数值模拟研究

近年来,FRP筋和钢筋混合配筋混凝土结构的研究已逐渐成为土木工程界的热点之一。利用ANSYS有限元分析软件,以试验数据为依据,考虑GFRP筋与混凝土之间的黏结滑移以及材料非线性,建立了GFRP筋和钢筋混合配筋混凝土梁的三维有限元模型,并对其抗弯过程进行了数值模拟分析,计算得到的荷载-跨中挠度曲线及裂缝形态分布等都与试验结果吻合较好,可以较好地模拟混合配筋混凝土梁的抗弯性能。在此基础上,探讨了配筋率、梁截面高度及FRP筋类型等因素对混合配筋混凝土梁抗弯性能的影响,从而为进一步研究混合配筋混凝土梁抗弯性能提供依据。     

HRB500E高强抗震钢筋高钛重矿渣混凝土梁裂缝试验研究

通过对6根HRB500E高强抗震钢筋高钛重矿渣混凝土梁和3根HRB335普通钢筋高钛重矿渣混凝土梁进行正截面抗弯性能试验,以钢筋、混凝土强度等级为变量,研究最受关注的高强抗震钢筋高钛重矿渣梁荷载作用下的开裂变形问题。结果表明:在混凝土强度、配筋都相同的情况下,HRB500E高强抗震钢筋高钛重矿渣混凝土梁的开裂弯矩、极限弯矩比普通梁高,屈服弯矩接近于普通梁;随着混凝土强度提高,最大裂缝宽度受钢筋强度的影响不甚明显;随着纵筋率的增加,裂缝宽度得到明显约束。较之普通梁,HRB500E高强抗震钢筋高钛重矿渣混凝土梁的裂缝开展分布较均匀,裂缝条数相对较多,平均裂缝和最大裂缝宽度更大。在试验数据基础上,提出更适合于该种钢筋混凝土梁最大裂缝宽度修正公式,弥补了现有公式的不足。本项目研究为高强抗震钢筋在高钛重矿渣混凝土工程结构中的推广应用提供了有益参考。     

配置纤维复材筋和普通钢筋的水泥基复材-混凝土组合梁抗弯性能研究

为了研究配置纤维增强复合材料(FRP)筋和普通钢筋的工程用水泥复合材料(ECC)-混凝土组合梁的抗弯性能,通过四点加载试验测试了具有不同ECC高度替换率的32根混合配置FRP筋和普通钢筋的组合梁弯曲破坏.试验结果表明,由于ECC中纤维材料具有出色的抗拉性能,与具有相同配筋的普通混凝土梁相比,混合梁和ECC梁的开裂、屈服...     

混合配筋混凝土梁抗弯疲劳试验

为了研究混合配筋(混合配置FRP筋和钢筋)混凝土梁的抗弯疲劳性能,设计了4根混合配筋混凝土梁(1根梁承受静力荷载,3根梁承受等幅疲劳荷载),进行了疲劳试验。结果表明:混合配筋混凝土梁抗弯疲劳破坏始于受拉钢筋的疲劳断裂,GFRP筋断裂或者基体开裂剥落,随后压区顶部混凝土压碎; 破坏时纯弯段出现1条或2条主裂缝,钢筋疲劳断口光滑,未出现静力拉断时的屈服和颈缩现象; GFRP筋疲劳破坏未出现静力受拉破坏时纤维“扫帚”型破坏模式; 疲劳加载后构件产生不可恢复的残余挠度,残余挠度随着疲劳次数和疲劳上限荷载的增加而增大; 疲劳过程中纯弯段基本不出现新裂缝,均是沿已有初始裂缝扩展; 基于有效惯性矩法的刚度计算值和基于刚度解析法的刚度计算值均大于试验值,偏于不安全; 基于EN 1992-1-1:2004提出的刚度预测模型相对偏差均在10%以内,且刚度计算值小于试验值,偏于安全。     

高强箍筋高强混凝土梁受剪试验研究

设计了一套使钢筋混凝土梁剪切破坏稳定可控的刚性试验系统,利用该试验系统,完成了19根剪跨比为3的钢筋混凝土简支梁的剪切破坏试验,得到了荷载-挠度曲线。根据试验结果,分析了混凝土强度等级、箍筋的强度和倾角、纵筋配筋率和纵向分布钢筋等因素对试验梁破坏形态、剪切延性系数和受剪承载力的影响,并将受剪承载力试验值与我国混凝土结构设计规范和美国ACI规范计算值进行了对比。结果表明:对于剪跨比等于3的梁,适当配置腹筋,可以改善其延性性能;在高强混凝土梁中应用高强箍筋,可使两种材料的强度充分发挥,不仅增加了梁的剪切延性,而且提高了梁的受剪承载力;高强箍筋高强混凝土梁的受剪承载力仍可采用我国现行混凝土结构设计规范公式进行计算,但是对于高强混凝土无腹筋梁、纵筋配筋率低的梁和配有高强箍筋的普通强度混凝土梁安全度偏低。     

无粘结预应力CFRP筋混凝土梁抗弯试验

为了研究无粘结预应力碳纤维增强复合材料（CFRP）筋锚具的锚固性能和无粘结预应力CFRP筋混凝土梁的受力性能,进行了4根无粘结预应力CFRP筋混凝土梁和2根对比混凝土梁的抗弯试验。结果表明:研发的预应力CFRP筋锚具具有很好的可靠性,无粘结预应力CFRP筋混凝土梁具有较好的受力性能和延性,非预应力钢筋是影响预应力CFRP筋混凝土梁延性和极限荷载最重要的因素;推导的简化公式可以准确地计算无粘结预应力CFRP筋混凝土梁的极限荷载     

钢筋-GFRP筋混凝土梁抗弯试验与裂缝和挠度算法研究

钢筋和GFRP筋合理混杂配置,可较大程度地提高混凝土结构的耐久寿命,是一种优良的配筋形式。通过8根混杂配筋混凝土梁的抗弯试验,分析了混杂配筋混凝土梁裂缝和荷载-挠度的特点,并根据试验结果和理论分析,推荐了混杂配筋混凝土梁裂缝宽度和挠度的计算方法。     

高强钢筋聚丙烯纤维混凝土梁受弯性能试验研究

为研究高强钢筋聚丙烯纤维混凝土梁在集中荷载作用下的受弯性能,对6根掺量不同的聚丙烯纤维矩形截面梁进行了试验研究,对比分析了高强钢筋聚丙烯纤维混凝土梁的受弯承载力、正常使用阶段的裂缝宽度及变形.结果表明,高强钢筋聚丙烯纤维混凝土梁受力性能和普通钢筋混凝土梁相同;高强钢筋聚丙烯纤维混凝土梁的受弯承载力、挠度及裂缝宽度均可以按照现行GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》中相关公式计算.     

高强钢筋混凝土梁疲劳抗弯刚度试验研究

通过对8根高强钢筋混凝土梁进行抗弯静载试验和疲劳试验,探究了钢筋强度等级、混凝土强度等级及配筋率对高强钢筋混凝土梁疲劳抗弯刚度的影响,分析了疲劳试验过程中高强钢筋混凝土梁挠度的变化规律。试验结果表明,钢筋强度等级对梁的疲劳抗弯刚度影响不明显,配筋率是影响疲劳抗弯刚度的重要因素,提高混凝土、钢筋等级及配筋率可显著提高梁的疲劳抗弯刚度。重复荷载作用200万次后,梁的承载力有所下降,下降幅度小于5%,荷载作用过程中,梁的挠度得到了充分发展。     

表层嵌入预应力碳纤维筋混凝土梁抗弯试验研究

为了充分发挥碳纤维增强塑料(CFRP)筋的高强性能,更有效提高加固梁的力学性能,通过在混凝土梁受弯区表层开20 mm×20 mm的槽后,对直径为7 mm的CFRP筋施加不同水平的预应力并嵌入开好的槽中,并用专用结构胶填充槽道,待结构胶固化后进行加固梁的抗弯试验。通过对9根表层嵌入预应力CFRP筋加固梁和1根未加固梁的抗弯加载试验,初步研究了加固梁的刚度、特征荷载、延性及梁的裂缝发展与破坏模式。研究表明,预应力CFRP筋的高强性能得到充分发挥,加固梁的刚度显著提高,开裂荷载最大提高了303.17%,极限承载能力最大提高237.92%,延性基本能满足抗震要求,破坏模式表现为3种形式。     

细晶粒高强钢筋混凝土梁受弯性能试验与参数分析

为研究配置了细晶粒高强钢筋混凝土梁的受弯性能,制作了HRBF400、HRBF500级钢筋混凝土矩形截面梁各4根进行静力抗弯试验。研究表明HRBF筋混凝土梁在短期荷载作用下的最大裂缝宽度实测值满足规范要求,但计算值不满足。HRBF400级钢筋混凝土梁在正常使用条件下的挠度能满足规范要求,HRBF500级钢筋混凝土梁不能够满足规范要求。推导了HRBF筋混凝土梁在裂缝/挠度控制条件下的承载力计算公式,提出了构件承载力利用系数的概念,分析了钢筋强度、钢筋直径、混凝土强度、配筋率、混凝土保护层厚度、高跨比对构件承载力利用系数的影响。在经济配筋率范围内,HRBF筋混凝土梁的延性基本满足要求。HRBF筋混凝土梁的耗能能力在较低配筋率时与普通钢筋混凝土梁相近,但随着配筋率的提高,其耗能能力较普通钢筋混凝土梁降低的快。同配筋率下,HRBF筋混凝土梁在弹性阶段的耗能能力较普通钢筋混凝土梁要高,且随着配筋率的增大而提高。     

配置蒙皮钢筋的混凝土梁变形分析

对两组配有蒙皮钢筋的混凝土梁进行了正截面抗弯性能的对比试验,研究这种配筋方式对高强钢筋混凝土梁变形及裂缝宽度的影响。试验结果表明,配置蒙皮钢筋的混凝土受弯梁的受力特征与普通钢筋混凝土梁相同,蒙皮钢筋的配置能够有效地减小受弯构件的整体变形,限制裂缝的开展宽度,可作为控制构件裂缝宽度的一种新型配筋方式。同时在试验的基础上,提出了配置蒙皮钢筋的混凝土受弯构件挠度计算公式,该公式的计算结果与试验结果吻合较好。     

预应力碳/玻混杂纤维筋混凝土梁受弯性能研究

针对单一纤维的FRP筋延性较差的缺点,在采用碳/玻混杂纤维复合材料(C/G-HFRP)筋的同时,引进预应力技术。通过对2根预应力HFRP筋混凝土梁、1根普通钢筋混凝土梁和1根普通HFRP筋混凝土梁的受弯性能试验研究,分析预应力HFRP筋混凝土梁的受力过程、破坏形态、抗弯承载力和变形等,提出了等效抗弯刚度的计算模型,为HFRP筋的工程应用提供了依据。