掺锂渣再生粗骨料混凝土梁受弯承载力试验研究

以再生粗骨料替代率、锂渣掺量为变化因素,设计9根掺锂渣再生粗骨料混凝土梁进行受弯性能试验。探讨试验梁与普通混凝土梁在破坏形态方面的异同,不同再生粗骨料替代率、锂渣掺量对试验梁的平截面假定的适用性与承载力的影响。试验分析表明:在一定再生粗骨料替代率和锂渣掺量下,相对于普通混凝土梁,试验梁的抗裂性能会显著提高,而屈服、极限荷载则有幅度相对较小的提高;试验梁开裂、极限荷载可用现行相关规范方法计算。     

再生骨料和粉煤灰对梁受弯性能影响的研究

用再生混凝土骨料替代原生粗骨料,用30%粉煤灰等量替代水泥制作10根试验梁,研究了再生混凝土梁的弯曲性能;根据试验结果分析了再生骨料替代率和粉煤灰添加剂对再生混凝土梁开裂荷载和破坏荷载的影响规律.     

高温下再生混凝土梁受剪性能试验研究

对9根不同再生骨料取代率的再生混凝土梁试件进行了常温和标准升温条件下的受剪试验,研究再生粗骨料取代率和初始荷载比等对试件的破坏特征、耐火极限、温度场分布和变形性能等的影响。利用ABAQUS有限元分析软件分别进行试件的温度场分析和顺序热-应力耦合全过程分析,并提出高温下再生混凝土梁受剪承载力理论计算方法和设计计算式。研究结果表明:高温下再生混凝土梁的剪切破坏特征与普通混凝土梁相似,但再生骨料取代率越大,火灾试验后试件表面混凝土的剥落程度越明显;试件的耐火极限随再生粗骨料取代率的增大而提高,随初始荷载比的增大而降低,再生混凝土梁的耐火极限受初始荷载比的影响比普通混凝土梁低;再生粗骨料取代率越大,相同时刻试件内部测点的温度越低,箍筋温度也越低,再生混凝土梁比普通混凝土梁具有更好的耐火性能;在火灾试验末期,随着再生粗骨料取代率的增加,试件的变形增长速率逐渐减小,说明高温下再生混凝土梁斜截面破坏时的延性比普通混凝土梁好;有限元分析结果与试验结果吻合较好;提出的高温下再生混凝土梁受剪承载力理论计算方法和设计计算式均具有可行性,能够分别满足试验和工程设计的要求。     

短期荷载作用下再生骨料混凝土梁正截面裂缝宽度试验研究

通过27根再生骨料混凝土梁和3根普通混凝土梁的正截面弯曲试验,比较了再生骨料混凝土梁与普通混凝土梁的正截面裂缝宽度。研究结果表明：再生骨料混凝土梁的裂缝发展比普通混凝土梁更复杂,较多出现裂缝的中断、汇合和分叉等现象;再生骨料混凝土梁裂缝间距比普通混凝土梁小;随着钢筋直径和配筋率比值的减小及保护层厚度的减小,再生骨料混凝土梁的裂缝宽度减小;再生骨料混凝土梁最大裂缝宽度的离散性和普通混凝土梁相近。根据试验结果,回归出短期荷载作用下再生骨料混凝土梁最大裂缝宽度的表达式,该计算式与其他研究者的试验结果吻合较好。图10表5参9     

钢筋高强再生混凝土足尺梁长期荷载作用下变形性能试验研究

为研究钢筋高强再生混凝土梁长期荷载下的变形性能,进行了6根足尺梁试件变形性能试验研究。梁截面尺寸为200mm×300mm,长3300mm,净跨3000mm;各梁配筋相同,纵筋配筋率1.13%,体积配箍率0.54%,纵筋净保护层厚度20mm;混凝土为再生粗骨料混凝土,细骨料为天然砂,再生粗骨料取代率分别为0%、33%、66%、100%,再生混凝土设计强度等级为C55~C60;针对两种不同持荷水平,进行了长期荷载试验。试验中得到了荷载、梁挠度、温度、湿度随时间的变化情况。分析了不同持荷水平、不同再生粗骨料取代率梁的挠度随时间变化的规律;拟合得到了挠度-时间关系曲线及其表达式。研究表明：低持荷水平下（加载弯矩与屈服弯矩比值为0.29）高强再生混凝土梁徐变挠度比天然骨料混凝土梁的略大,挠度增大系数比高持荷水平下（加载弯矩与屈服弯矩比值为0.46、0.47）的梁挠度增大系数略大;再生粗骨料混凝土梁长期荷载下挠度增大系数可按普通混凝土梁挠度增大系数的1.1倍采用;曲线拟合及分段线性拟合得到挠度计算值与实测值吻合较好。     

钢筋再生粗骨料混凝土简支梁的受弯性能试验研究

为了研究再生粗骨料混凝土受弯构件的的抗弯机理和受弯性能,通过对6根不同再生骨料取代率(0%、50%、70%和100%)和不同配筋率(0.68%、0.89%和1.13%)的再生粗骨料混凝土梁受弯对比试验,分析了再生粗骨料混凝土受弯构件的正截面受力、构件变形性能和破坏特征。试验结果表明:再生粗骨料混凝土梁的正截面应变服从平截面假定,在相同的条件下与普通混凝土梁相比,再生混凝土梁的破坏形态、开裂弯矩和极限承载力基本相同,而再生粗混凝土梁的变形较普通混凝土梁大。     

掺锂渣再生混凝土梁斜裂缝宽度试验研究

设计并制作9根变量因素为锂渣掺量和再生粗骨料取代率的混凝土受剪梁,对其开裂荷载和斜裂缝宽度进行分析。结果表明:掺锂渣再生混凝土梁的受剪破坏形态和裂缝分布情况与普通混凝土梁相似。荷载相同时,斜裂缝宽度随锂渣掺量和再生粗骨料取代率的提高而减小,且锂渣对其抑制作用更明显。采用普通混凝土梁斜截面开裂荷载公式[8],计算掺锂渣再生混凝土梁斜截面开裂荷载偏不安全,乘以一个调整系数0.87后可以满足其计算。根据试验梁的数据,拟合出适用于掺锂渣再生混凝土受剪梁斜裂缝最大宽度的计算公式,且其计算结果与实测结果吻合较好。     

再生粗骨料混凝土梁短期荷载作用下的刚度修正

研究了使用GB50010-2002《混凝土结构设计规范》中短期刚度计算公式计算再生粗骨料混凝土梁在短期荷载作用下的挠度。通过对6根不同再生骨料取代率(0、50%、70%和100%)和不同配筋率(0.68%、0.89%和1.13%)的再生粗骨料混凝土梁的受弯试验,分析了挠度与再生骨料取代率及配筋率的关系,对比再生混凝土梁挠度实测值与现行混凝土结构规范计算值,进行了统计分析。对试验数据和文献数据统计回归得到在短期荷载作用下再生粗骨料混凝土梁的刚度修正公式,对本次试验数据的验证,计算结果与试验值吻合良好。本文提出的再生混凝土梁的短期刚度计算公式,可以准确的计算再生混凝土梁在短期荷载作用下的挠度,供相关规程和工程实践参考。     

非连续级配再生粗骨料自密实混凝土梁受力性能试验研究北大核心CSCD

为了研究非连续级配自密实再生混凝土梁的受力性能,设计并制作了6根非连续级配自密实再生混凝土梁试件,并对其进行静力单调加载试验,观察不同再生骨料取代率下不同强度非连续级配自密实再生混凝土梁的破坏过程及破坏形态,绘制出荷载-变形、荷载-应变等关系曲线,分析了再生粗骨料取代率对试件极限承载力的影响;采用规范公式计算试件极限承载力和刚度并与试验值进行对比分析。结果表明:非连续级配自密实再生混凝土梁与普通混凝土梁的破坏过程和形态相似;再生粗骨料取代率对于最终跨中挠度的大小并没有明显的影响;混凝土规范方法可适用于非连续级配自密实再生混凝土梁的极限承载力及短期刚度计算。     

再生混凝土梁抗剪承载力试验研究

通过对不同再生粗骨料取代率的再生混凝土简支梁的抗剪试验,研究了再生混凝土梁的抗剪承载力.试验结果表明:再生混凝土梁的破坏形式和受力机理与普通混凝土梁相似,再生混凝土梁的破坏荷载略低于普通混凝土梁.在试验研究的基础上,提出了再生混凝土梁斜截面抗剪承载力计算公式.     

再生粗骨料混凝土梁抗弯性能试验研究

通过对4组再生粗骨料混凝土粱和1组普通混凝土粱的对比试验分析,主要研究在相同混凝土强度下,不同取代率的再生粗骨料混凝土梁和普通混凝土梁在抗弯性能上的差异和共同点.试验结果分析表明:再生混凝土梁的受弯过程仍有弹性、开裂、屈服、破坏四个明显的特征;再生混凝土粱的极限承载力小于普通混凝土梁,并随着取代率的增加有减小的趋势;再生混凝土粱的抗弯刚度小于普通混凝土梁;再生混凝土抗裂度比普通混凝土差.     

再生混凝土梁抗弯性能非线性有限元分析

采用有限元软件ANSYS对再生混凝土梁的抗弯性能进行非线性有限元分析。针对不同的再生粗骨料取代率和纵向受拉钢筋配筋率,在其余试件参数完全相同的情况下,研究再生混凝土梁正截面的抗弯性能。分析结果表明再生混凝土梁与普通混凝土梁的变形和裂缝开展情况基本相同,但抗弯刚度和延性存在差异。随着再生粗骨料取代率的增加,再生混凝土梁的抗弯刚度有下降的趋势,但延性有所提高。另外,随着纵向钢筋配筋率的增大,梁的抗弯承载力不断提高,但变形能力逐步下降。最后,再生混凝土梁的抗弯过程与普通混凝土梁基本相同,平截面假定仍然成立。     

钢筋再生混凝土简支梁的使用性能研究

通过8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。试验结果表明:在其他条件相同时,钢筋再生混凝土梁的挠度和最大裂缝开展宽度大于普通钢筋混凝土梁的挠度和最大裂缝宽度,且其挠度和裂缝宽度随再生骨料替代率的增加有增大的趋势,《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)关于受弯构件的短期刚度和裂缝宽度计算方法已不适用于再生混凝土梁的挠度和裂缝宽度计算,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,文中给出了近似处理方法,具体计算方法有待进一步研究。     

再生粗骨料混凝土材料与梁抗剪性能研究

通过再生粗骨料混凝土一系列试验,研究了再生粗骨料混凝土的材料特性和梁的抗剪性能,主要包括再生粗骨料混凝土的配合比、抗压强度、弹性模量和再生混凝土简支梁的抗剪性能等。结果表明：相对于普通混凝土,随着再生粗骨料取代率的增加,再生粗骨料混凝土具有强度和弹性模量降低等特点；再生粗骨料混凝土梁斜截面在受力过程中,梁的变形和斜裂缝开展情况与普通混凝土梁基本相似,但随着再生粗骨料取代率的增加,再生混凝土梁的抗剪承载能力也有下降的趋势。     

再生混凝土梁与普通混凝土梁的受力性能等效方法研究

为实现再生混凝土梁与普通混凝土梁的受力性能等效,以普通混凝土梁在整个服役期间的受力性能作为等效转换目标,建立了一种适用于公路桥梁规范的受力性能等效方法。针对以弯曲破坏为主的钢筋混凝土梁,从承载能力极限状态的弯矩、正常使用极限状态的挠度和最大裂缝宽度以及耐久性四个方面建立受力性能等效方程,将再生混凝土梁等效转换为具有相同受力性能的普通混凝土梁,并结合试验梁进行了实例等效说明。研究表明：正常使用极限状态中的最大裂缝宽度条件能够自动满足等效要求;当普通混凝土梁横截面高度和环境条件保持不变时,再生混凝土梁的横截面高度随着再生混凝土与普通混凝土氯离子扩散系数之比的增大而增大;相同氯离子扩散系数之比下,再生混凝土梁与普通混凝土梁的横截面高度之比随着普通混凝土梁横截面高度的增大而减小,随着环境条件的逐渐恶化而增大;对于再生粗骨料取代率分别为50%、100%的再生混凝土梁,等效后其横截面高度仅比对应普通混凝土梁增加了约10%;建立的等效后再生混凝土梁的横截面高度和再生混凝土与普通混凝土的平均抗压强度之比的关系式,可以简化等效计算过程。建立的受力性能等效方法可为再生混凝土梁的工程应用提供一定参考。     

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。     

再生混凝土梁抗剪性能试验研究

通过对相同混凝土抗压强度、不同再生粗骨料取代率的再生混凝土简支梁的抗剪试验,研究了再生混凝土梁斜截面的受力与变形性能。试验结果表明：相同混凝土抗压强度的再生混凝土梁与普通混凝土梁的变形和斜裂缝开展情况基本相似,但抗剪极限承载能力存在差异;随着再生粗骨料取代率的增加,再生混凝土梁的抗剪承载能力有下降的趋势。最后,本文在对再生混凝土梁抗剪机理进行初步分析的基础上,提出了再生混凝土梁的抗剪承载力建议公式。     

无粘结预应力再生粗骨料混凝土梁力学性能

设计制作了5根不同粗骨料替换率的无粘结预应力再生粗骨料混凝土试验梁,并采用两点加载对其进行正截面受弯性能试验,研究了无粘结预应力再生粗骨料混凝土的梁破坏形态、承载力、裂缝宽度及跨中挠度等力学性能。基于试验数据建立了与《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）相协调的无粘结预应力再生粗骨料混凝土梁预应力钢筋应力增量计算公式,提出了无粘结预应力再生粗骨料混凝土梁的最大裂缝宽度及刚度的设计建议。结果表明:再生粗骨料替换率对无粘结预应力再生粗骨料混凝土梁的破坏形态、裂缝宽度、跨中挠度影响不大;达到承载力极限状态时无粘结预应力再生粗骨料混凝土梁的无粘结预应力钢筋应力增量比无粘结预应力混凝土梁的无粘结预应力钢筋应力增量大,但再生粗骨料替换率对应力增量的影响不显著。     

再生骨料特性对再生混凝土强度和碳化性能的影响

为了评价再生骨料表面砂浆的强度及附着率对再生混凝土性能的影响,以再生骨料表面不同的砂浆强度及附着率为变量,配制了不同强度等级的再生骨料混凝土,通过对比性强度试验和碳化试验评价了再生混凝土内部存在的2个界面过渡区与混凝土性能的关系.结果表明:以高强度原生混凝土为再生骨料配制相对较低强度等级的再生骨料混凝土时,其强度与普通混凝土几乎相同,再生骨料表面砂浆的强度及附着率对再生骨料混凝土强度影响不大,但碳化深度有所增大;以相对较低强度原生混凝土为再生骨料配制同强度等级以上的再生骨料混凝土时,其强度与普通混凝土相差较大,再生骨料表面砂浆的强度及附着率对再生混凝土强度影响较大,碳化深度也相应增大.