疲劳荷载作用下植筋混凝土梁构造优化研究

已有研究发现植筋混凝土梁疲劳破坏时存在植筋端头处产生受剪斜裂缝,导致脆性破坏的问题,针对此问题提出了在植筋端头设置箍筋这一构造优化措施。通过试验和数值模拟分析了7组不同植筋深度下构造改良前后植筋梁的极限承载力、挠度、植筋应变等力学性能。结果表明:在植筋混凝土梁的植筋端头设立箍筋可以有效提高植筋混凝土梁的极限承载力和极限变形能力。在保证原设计承载力和延性的基础上,实际施工中可以适当减小(2~3)d(d为植筋直径)的植筋深度使植筋端头位于原有构件箍筋处,从而减少植筋端头剪应力的产生,防止脆性破坏。     

疲劳荷载作用下植筋混凝土梁植筋端头受剪性能研究

为研究植筋端头受剪性能,本文设计6根植筋深度分别为L=625mm和L=500mm的试验梁,采用受拉主筋搭接区钢筋混凝土梁集中力加载的受弯试验方法,先进行预加载然后疲劳与静力交替加载,200万次疲劳后静载破坏。试验结果表明,植筋深度L=500mm的试验梁植筋端头最终发生脆性破坏,植筋深度L=625mm的试验梁植筋端头发生弯剪破坏,且不同植筋深度的试验梁主要破坏位置均为植筋端头处,得出植筋端头所处的截面属于薄弱面,存在因应力集中而导致的削切作用。从植筋端头箍筋的应力来看得到的最终结果是相同植筋深度不同加载频率低频加载对植筋端头的损伤要高于高频加载,由于疲劳荷载对钢筋混凝土梁植筋端头的累积损伤,使得端头箍筋剪切方向的应力呈非线性变化,走势随荷载的增加而减缓。     

循环荷载作用下植筋混凝土梁优化设计研究

植筋混凝土梁在达到规定的植筋深度时,经循环荷载作用后植筋端头处截面因抗剪能力不足出现斜裂缝,引起构件脆性破坏。针对此问题,提出了一种优化设计方案,即在植筋端头处设置箍筋。设计6组试件,对比优化前后植筋梁的破坏特征、延性系数、承载力、钢筋应变和疲劳损伤的差异。结果表明:在设计时将植筋端头置于原构件箍筋处能够明显提高植筋混凝土梁的延性系数和承载力,降低疲劳损伤。植筋深度决定了植筋梁的破坏特征,植筋深度小于20d,经优化后的试件仍发生脆性破坏。锚固深度达到25d时,经优化的试件疲劳破坏特征由脆性破坏转为塑性破坏。推导出了与植筋深度和混凝土残余应变相关的疲劳损伤计算公式,经优化设计后试件的疲劳损伤可以降低13.93%~19.24%。     

循环荷载作用下植筋黏结性能的研究

化学植筋技术是一种基于混凝土结构的新型后锚固技术,但目前对动力荷载下的植筋受力情况研究较少。综合国内外对化学植筋在静力作用下的黏结机理,对植筋试件在低周循环荷载作用下的黏结性能进行试验研究。通过4个混凝土试件的植筋在低周循环荷载作用下的黏结性能试验,得到植筋的位移-荷载及应变-荷载等滞回曲线、植筋轴向应变及黏结应力曲线等并对此进行分析,得出一些植筋在动荷载作用下黏结性能相关的结论。     

不同植筋深度下的植筋梁疲劳试验研究

为了研究混凝土植筋构件在疲劳荷载作用下的受力性能,本文对3根植筋深度分别为15d、20d、25d(d为植筋的直径)混凝土植筋梁进行了疲劳荷载作用下的受弯试验研究。研究表明:梁的裂缝多出现在疲劳前的静载试验阶段,疲劳损伤主要发生在前50万次的疲劳加载过程中;疲劳荷载作用下产生的累积损伤使植筋端头部位成为结构破坏的另一易发位置;增大植筋深度能够减轻植筋梁的疲劳损伤,降低梁的疲劳变形,并能够有效改善梁的刚度退化性能。     

疲劳荷载作用下植筋锚固粘结的滑移性能

为研究疲劳荷载对植筋拉拔承载力、粘结应力的影响,设计植筋直径为16~25 mm、锚固深度为10d~25d（d为植筋直径）的10组拉拔试件进行疲劳试验,试件经200万次荷载上限为0.45P_u的疲劳加载后均未破坏,施加静载至破坏。加载过程中测量植筋的应变、滑移和荷载。结果表明：疲劳荷载削弱了承载能力,试件经疲劳荷载作用后极限承载力下降,粘结应力的减小随循环加载次数增加呈对数发展趋势。分析了粘结应力与试件破坏形态的关系。对于拔出破坏的试件,达到一定植筋深度后,胶筋界面的粘结应力是控制试件破坏与否的主要因素。增加植筋直径和锚固深度,粘结应力峰值逐渐降低,沿锚固长度的应力分布曲线趋于平缓,提高了植筋整体受力性能。     

足尺毛竹梁长期蠕变性能研究

为研究足尺毛竹梁的长期蠕变性能,分析了已有的试验数据,进一步探究毛竹梁在长期荷载作用下的蠕变规律。从微观层次分析了竹材蠕变性能随环境湿度、温度变化而改变的机理;以强度储备、蠕变速率以及相对挠度作为控制指标,评估了毛竹梁的蠕变性能;对毛竹梁蠕变模型开展了适用性研究,并基于蠕变模型的挠度预测给出了毛竹梁的建议应力比。结果表明：环境中湿度和温度的变化会引起竹材的物理性质发生变化,从而改变竹材的蠕变性能;应力比较小的毛竹梁蠕变性能总体上符合工程使用要求;将Burger模型中表征黏性变形的线性函数改进为幂函数,改进的Burger模型结合了Burger模型和幂律模型的特点,能更好地模拟毛竹梁的蠕变性能。最后,基于蠕变模型的长期变形预测值,建议了毛竹梁应力比不应大于0.50,以防止原竹建筑在50年的设计基准期内产生过大的蠕变变形。     

沥青混合料的蠕变性能研究和疲劳试验研究

本文主要介绍沥青混合料的蠕变性能研究以及沥青混合料的疲劳试验研究。     

动力往复荷载作用下受弯植筋梁力学性能试验研究

混凝土植筋是在混凝土加固与改造工程中经常使用的加固技术,在建筑维修、补强方面具有极高的应用价值。通过对3根植筋梁(植筋深度l=500 mm)进行动力往复荷载作用下的受弯试验研究,结果表明:疲劳加载对植筋梁的极限承载力影响不大,但使其破坏机制发生改变;植筋梁的疲劳累积损伤主要发生在前50万次的疲劳加载过程中;低频加载对植筋梁造成的累积损伤要大于高频加载。     

高温作用下1860级预应力钢绞线蠕变性能试验研究

预应力钢绞线高温下蠕变性能是进行预应力钢结构抗火性能研究必须考虑的重要因素。以1860级低松弛预应力钢绞线为对象,开展高温下蠕变研究。以温度和应力水平为参数,进行了12根钢绞线高温下的蠕变试验。试验时先升温至设定温度,恒温30 min后开始张拉至预定应力水平。试验过程中保持应力和温度恒定,测定蠕变随时间的变化规律。结果表明,钢绞线承受蠕变的能力与温度及应力水平的组合有关。应力和温度均较高时,蠕变很快从平稳发展阶段发展为突然破坏阶段。温度越高,钢绞线能抵抗的蠕变应力水平越低;应力水平越高,能经受的蠕变温度越低。通过拟合试验结果,得到钢绞线高温蠕变与时间关系计算式。对蠕变试验尚未断裂的钢绞线的中丝在温度恢复到常温后进行抗拉强度试验,结果表明,蠕变应变对温度恢复到常温下钢绞线试件的抗拉强度影响较小。     

中低周疲劳荷载作用下小直径钢筋植筋锚固性能试验研究

植筋技术广泛应用于建筑结构加固与改造工程中,但面对复杂多样的实际工程需要,植筋技术相关研究尚需不断拓展。试验设计共24个植筋深度为10d、15d、20d的CGM混凝土试件,对C6、C8两种小直径钢筋在中低周疲劳荷载作用下植筋锚固性能进行研究。结果表明:轴向拉拔荷载与植筋深度相同时,疲劳荷载使胶筋界面滑移量显著增大且滑移速率加快。实测得到了植筋试件的荷载—轴向应变曲线,分析得出疲劳荷载、植入深度对植入端受荷分布的影响,提出了小直径钢筋植筋在疲劳荷载工况下工作时,可通过适当增加植筋深度使植入端受荷均匀,以达到减小胶筋滑移,避免粘结破坏,提升锚固性能的目的。     

受弯植筋梁疲劳损伤试验研究

受弯状态下植筋结构疲劳损伤影响其失效机理的研究相比于静载拉拔试验方面的研究明显不足。通过比较3组不同植筋深度的受弯植筋梁疲劳试验结果,分析了疲劳与静载试验现象的异同。疲劳试验采用的应力比为0.56,试件经200万次循环加载后静力加载至破坏。分析疲劳试件挠度与循环加载次数的关系,得出不同锚固深度试件的疲劳变形计算式。研究试件应力-循环加载次数曲线,得到不同锚固深度试件经疲劳加载后的应力计算式。结果表明:随植筋深度增加,疲劳加载对试件变形、应力的不利影响在逐渐减小;疲劳加载对植筋梁造成的损伤集中在前50万次循环加载。与静载试验相比,疲劳加载会使试件破坏形态发生改变,疲劳荷载使得植筋端头处成为新的薄弱位置。疲劳加载时,植筋深度达到25d时钢筋才会屈服,试件发生塑性破坏。     

疲劳荷载作用下部分预应力混凝土梁残余性能试验研究

为研究部分预应力混凝土(PPC)梁在疲劳荷载作用后的残余性能,制作8根试验梁(分为H1和H2组,各4根),每组选取1根作为参考梁开展静载试验,其余进行等幅疲劳试验,重点分析梁体累积残余变形和非预应力钢筋残余应变的演化规律及影响因素.试验结果表明:所有疲劳试验梁的破坏模式为非预应力钢筋的疲劳断裂;在疲劳荷载作用下,梁体残...     

冻融与疲劳荷载交替作用下预应力混凝土梁损伤研究

通过12根预应力混凝土梁的冻融和疲劳交替试验,探索疲劳荷载上限、混凝土强度等级、预应力度及冻融疲劳交替次数比对试件外观形态、疲劳加载时的挠度及混凝土动弹性模量变化规律的影响;利用极差分析方法研究预应力度、疲劳荷载上限和冻融疲劳交替次数比对动弹性模量衰减速率的影响。试验结果表明,施加预应力和提高混凝土强度可以有效改善试件的抗冻性能;冻融作用增大了疲劳加载时试件的挠度增加率,促进了试件刚度的衰减;疲劳荷载上限始终是影响动弹性模量衰减的控制因素,随着试验的进行预应力度和冻融疲劳交替次数比对试件动弹模量的影响逐渐增加。     

疲劳荷载作用下钢纤维高强混凝土梁刚度退化规律研究

通过7根钢筋钢纤维高强混凝土梁的疲劳试验,探讨了钢纤维类型、钢纤维体积率、钢纤维掺入范围等因素对钢筋钢纤维高强混凝土疲劳寿命及刚度的影响规律。结果表明,在高强混凝土梁中掺加钢纤维能有效降低梁的刚度衰减速率,与未掺加钢纤维的高强混凝土梁相比,钢纤维体积率为0.5%、1.0%、1.5%的高强混凝土梁刚度的衰减速率分别降低42%、53%、60%;钢纤维类型对刚度衰减速率有较大影响,冷拉端钩型钢纤维的影响最为明显,铣削型和剪切波浪型钢纤维的影响类似;掺入1/2梁高钢纤维能起到明显限制梁刚度衰减的效果。在试验研究的基础上,提出了考虑钢纤维影响的钢筋钢纤维高强混凝土梁在刚度退化第二阶段衰减速率的计算公式。     

疲劳后不同植筋深度植筋梁的剩余寿命分析

植筋技术是一种被广泛应用于工程界的连接锚固技术。通过对植筋深度分别为20d,25d,30d(d为植筋直径)的混凝土植筋梁进行疲劳荷载作用下的受弯试验研究,引入了残余应变和损伤变量的概念,并建立了两者之间的数学关系。研究表明:裂缝多出现在疲劳加载前的静载阶段,疲劳损伤主要发生在前50万次加载过程;增大植筋深度可减小梁的疲劳损伤;基于残余应变建立植筋梁累计损伤方程,计算出损伤量后,已知植筋深度可对植筋梁的剩余疲劳寿命做出定量计算。     

自粘卷材的蠕变性能研究

从理论与实验两方面对自粘卷材的蠕变性进行了分析,对自粘卷材的实际应用有着重要的指导意义.     

疲劳荷载作用下腐蚀后钢纤维混凝土的黏结性能

采用梁式黏结试件,研究了钢筋锈蚀率、钢纤维体积率、混凝土的强度等级以及钢纤维混凝土腐蚀后疲劳黏结性能。试验结果表明,钢筋锈蚀水平低时,抗黏结疲劳能力有一定程度的提高,钢筋锈蚀水平程度增大时,抗黏结疲劳能力有所降低;随着钢纤维的掺入和混凝土强度的提高,钢筋与混凝土之间的抗黏结疲劳能力随之提高。通过用荷载-滑移量滞回曲线描述,得到了黏结疲劳损伤过程大致可分为三个阶段,即初始滑移量阶段、稳定发展阶段和迅速发展至破坏阶段;疲劳荷载作用下构件的黏结刚度逐渐退化;随着钢纤维掺量的增加,滞回环曲线形状更加饱满,表明纤维可以有效提高结构或构件的塑性变形能力。     

疲劳荷载作用下钢筋混凝土梁的刚度退化规律及计算公式

对承受疲劳荷载反复作用的钢筋混凝土结构而言,疲劳是一种重要的损伤形式,如何判断和描述其损伤程度是结构损伤与寿命评估领域的一大难题。结构刚度会随损伤发展而逐渐发生不可逆的退化,刚度退化与疲劳损伤之间存在一定的内在关联,且刚度测试简单易行,开展了一系列的疲劳试验研究刚度退化规律和计算方法。通过疲劳试验观测,钢筋混凝土梁刚度退化呈现出非常明显的三阶段规律,刚度退化曲线符合"S"型形态。根据刚度退化规律对试验数据进行拟合,得到可用于计算钢筋混凝土梁刚度退化程度的公式,该公式与10根试验梁的试验结果吻合度较好,能够实现对刚度退化的描述。利用钢筋混凝土梁刚度退化计算公式,可以预测结构在服役过程中的变形发展情况,也可以进行结构疲劳损伤、性能退化程度判定及剩余寿命预测。     

随机变幅疲劳荷载下预应力混凝土梁疲劳寿命的试验研究

基于实测的钢筋混凝土吊车梁疲劳荷载谱,经过适当的简化得到试验用随机变幅疲劳荷载谱,并通过MTS疲劳试验机实现了该随机变幅疲劳荷载谱作用下部分预应力混凝土梁的疲劳试验。试验结果表明,由随机变幅疲劳试验得出的构件疲劳寿命远低于由疲劳荷载上限值取为荷载谱均值的等幅疲劳试验得出的疲劳寿命,因此如果采用后者的试验结果去估算实际服役中的预应力混凝土构件的疲劳寿命是非常危险的。然后分别利用Miner准则、相对Miner准则和Corten-Dolan累积损伤准则对承受随机变幅疲劳荷载作用的试件疲劳寿命进行了估算。计算结果表明,改进的Corten-Dolan累积损伤准则精度最高,相对Miner准则也具有较高的精度,Miner准则的精度最低且偏于不安全。建议对预应力混凝土受弯构件进行随机变幅疲劳分析时采用改进的Corten-Dolan累积损伤准则或相对Miner准则。