配置600MPa钢筋部分预应力混凝土梁疲劳性能研究

为研究配置600MPa高强钢筋的部分预应力混凝土梁构件的受力性能及适用性,对四根配置HRB600级钢筋作为非预应力筋的有黏结与无黏结部分预应力混凝土梁分别进行静载及疲劳试验研究。结果表明:循环加载前梁体是否开裂对梁体混凝土的疲劳性能有明显影响,非预应力高强钢筋变形恢复能力没有受到疲劳荷载作用影响,无黏结部分预应力混凝土梁和有黏结部分预应力混凝土梁的抗疲劳性能都较好,配置600MPa钢筋的部分预应力混凝土梁能够在实际工程中得到很好的应用。     

配置600MPa钢筋的有黏结部分预应力混凝土梁变形性能试验研究

通过对8根配置600 MPa级钢筋的有黏结部分预应力混凝土梁进行试验,研究试验梁的变形性能。对比分析预应力度、非预应力纵向受拉钢筋强度等级、非预应力纵向受拉钢筋配筋率、混凝土强度等级对有黏结部分预应力混凝土梁挠度及刚度的影响。研究结果表明:提高配置600 MPa级钢筋的有黏结部分预应力混凝土梁的预应力度、非预应力纵向受拉钢筋强度等级、非预应力纵向受拉钢筋配筋率可以提高试验梁的受弯承载力,增加试验梁的刚度,减缓试验梁的刚度退化,提高非预应力纵向受拉钢筋强度等级、混凝土强度等级可以提高试验梁的变形能力。     

配置600 MPa级钢筋部分预应力混凝土梁试验研究及数值模拟

通过对5根配置600 MPa级钢筋的有黏结部分预应力混凝土梁进行试验,研究非预应力纵向受拉钢筋配筋率、非预应力纵向受拉钢筋强度等级对预应力混凝土梁受弯承载力、短期最大裂缝宽度和跨中挠度等的影响。研究结果表明:承载力和短期内最大裂缝宽度计算式仍可用JTG D62—2004《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》来计算;600 MPa级钢筋在预应力混凝土中抗拉强度取500 MPa具有足够的安全储备。运用数值模拟分析,提高非预应力纵向受拉钢筋强度等级,可以提高试验梁变形能力。     

配置HRB600钢筋的部分预应力混凝土梁疲劳试验研究

通过配置HRB600钢筋的部分预应力混凝土梁的疲劳试验,分析了部分预应力混凝土梁经过疲劳荷载作用后的裂缝开展、混凝土应变、HRB600钢筋和钢绞线的受力性能、挠度变化特点等。试验结果表明:经过疲劳荷载作用后进行静载破坏的试验梁较对照静载试验梁,开裂更早、裂缝数量更多、变形更大。同时,HRB600钢筋和预应力钢绞线的变形恢复能力较好,且能够很好地协同工作。可知配置HRB600钢筋的部分预应力混凝土梁具有较好的抗疲劳性能。     

配置HRB600非预应力钢筋的有粘结预应力混凝土梁受弯试验研究

通过配置HRB600非预应力钢筋的有粘结预应力混凝土梁受弯试验,分析了试验梁的受弯性能和裂缝开展规律、HRB600钢筋应变和混凝土应变,讨论了现行《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中抗弯承载力计算公式的适用性。试验结果表明:配置HRB600非预应力钢筋的有粘结预应力混凝土梁受力性能良好,可以按照现行规范计算抗弯承载力,且具有足够的安全储备。HRB600钢筋与预应力钢绞线能够协同工作,有效提高试验梁的抗弯承载力。     

配置600MPa钢筋的无黏结部分预应力梁受弯性能试验研究

对5根无黏结部分预应力混凝土梁进行受弯性能试验,研究配置600 MPa钢筋的无黏结部分预应力梁的受弯性能。分析非预应力筋配筋率及混凝土强度等级对试验梁挠度、极限应力增量及抗弯承载力的影响。研究结果表明:增大非预应力筋配筋率可以提高无黏结部分预应力混凝土梁的抗弯承载力;配置600 MPa钢筋的无黏结部分预应力混凝土梁的极限承载力仍可用GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中推荐的算式进行计算;600 MPa钢筋的屈服强度设计值取520 MPa具有足够的安全储备。     

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。     

无粘结部分预应力梁抗弯性能的试验研究

本文通过对纯弯段内配有腹筋的8根无粘结及2根有粘结(部分)预应力混凝土梁的试验,就无粘结梁在不同预应力度下的抗弯性能,配置与不配非预应力筋的无粘结梁性能对比以及箍筋的作用等因素进行了研究。通过分析,提出了以(?)及(?)为参数的无粘结筋极限应力增量公式。     

600MPa钢筋粘结锚固性能试验研究

通过对63个棱柱体试件进行拉拔试验,对600MPa钢筋的粘结锚固性能进行了研究。结果表明,600MPa钢筋极限粘结强度随混凝土抗拉强度的提高而增大;在小于混凝土临界保护层厚度范围内,相对保护层厚度越大,极限粘结强度越大;锚固长度越大,极限粘结强度越小;箍筋的配置提高了极限粘结强度,改善了试件性能。最后,提出600MPa钢筋的极限粘结强度计算公式,经计算得出600MPa钢筋的基本锚固长度仍可按《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)计算。     

600MPa钢筋混凝土梁抗弯性能试验研究

进行了4根配置600MPa级、1根配置400MPa级钢筋的混凝土梁在集中荷载作用下的受弯性能试验,对各试验梁的受弯承载力、破坏形态、裂缝和挠度进行了分析,并将试验值与混凝土规范公式计算值进行对比。结果表明,配置600MPa级钢筋混凝土梁的受弯破坏形态与普通钢筋混凝土梁相同,正截面受弯承载力和正常使用状态下的最大裂缝宽度仍可按混凝土规范公式进行计算,正常使用状态下的挠度实测值比按混凝土规范公式计算的值偏大,建议乘以一个扩大系数进行修正。     

配置HRB600级高强钢筋无黏结部分预应力混凝土梁变形性能试验研究

对5根无黏结部分预应力混凝土梁进行了抗弯试验,分析了预应力度和非预应力筋强度等级对构件变形性能的影响。结果表明:配置HRB600部分预应力的混凝土桥梁构件开裂前刚度按照JTG D62—2004《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》相关公式计算是合理的;预应力度的提高可以延缓试验梁开裂后挠度的发展,但对极限破坏时的挠度变化影响不大;提高钢筋等级可延缓构件开裂后刚度下降速率;提高预应力度和增加钢筋等级都会提高梁体的延性,增加其恢复变形能力。     

配置600 MPa高强钢筋的混凝土梁裂缝宽度试验研究

为研究配置600 MPa高强钢筋混凝土梁的裂缝分布与宽度的变化规律及平均裂缝间距与最大裂缝宽度的计算方法,分别进行了4组8根不同配筋率的配置600 MPa高强钢筋混凝土梁,以及1组2根配置400 MPa钢筋对比梁受弯加载试验.通过实测各类型裂缝的分类统计分析,明确了结构设计中配置600 MPa高强钢筋混凝土梁的裂缝宽度验算对应的主要裂缝(开裂后各级荷载作用下可持续延伸,或迅速扩展到中性轴附近的裂缝)形态特征.结合试验研究结果,建议了裂缝截面有效受拉高度的计算方法.基于实测平均裂缝间距与各级荷载作用下实测最大裂缝宽度与采用现行国内外规范验算模式计算结果的比较分析,建立了适用于配置600 MPa高强钢筋的混凝土梁的平均裂缝间距计算式,提出了2种最大裂缝宽度的验算模式.由试验实测值与计算值的比较结果可知,所建议计算式的精度较好,且更适用于配置600 MPa高强钢筋的混凝土梁的裂缝宽度验算.     

配置600 MPa高强钢筋的混凝土梁裂缝宽度试验研究

为研究配置600 MPa高强钢筋混凝土梁的裂缝分布与宽度的变化规律及平均裂缝间距与最大裂缝宽度的计算方法,分别进行了4组8根不同配筋率的配置600 MPa高强钢筋混凝土梁,以及1组2根配置400 MPa钢筋对比梁受弯加载试验.通过实测各类型裂缝的分类统计分析,明确了结构设计中配置600 MPa高强钢筋混凝土梁的裂缝宽度验算对应的主要裂缝(开裂后各级荷载作用下可持续延伸,或迅速扩展到中性轴附近的裂缝)形态特征.结合试验研究结果,建议了裂缝截面有效受拉高度的计算方法.基于实测平均裂缝间距与各级荷载作用下实测最大裂缝宽度与采用现行国内外规范验算模式计算结果的比较分析,建立了适用于配置600 MPa高强钢筋的混凝土梁的平均裂缝间距计算式,提出了2种最大裂缝宽度的验算模式.由试验实测值与计算值的比较结果可知,所建议计算式的精度较好,且更适用于配置600 MPa高强钢筋的混凝土梁的裂缝宽度验算.     

体外预应力加固部分预应力混凝土锈蚀梁抗弯性能研究

采用电化学加速锈蚀法,对部分预应力(PPC)梁中受拉纵筋进行锈蚀,然后使用经过镀锌防腐处理后的体外预应力钢绞线对锈蚀试验梁进行加固。通过对6根不同腐蚀程度、不同加固情况的试验梁开展弯曲试验,研究了静力荷载下构件的破坏形态、抗弯承载力、跨中截面应变分布、体内预应力钢筋应变、体外预应力钢绞线应变、跨中挠度及裂缝分布。试验结果表明:体外加固方式可以有效防止严重锈蚀混凝土梁发生脆性破坏,随着锈蚀率的不断增大,体外预应力加固对锈蚀梁的承载力及抗弯刚度的提高幅度逐渐增大;经过体外预应力加固后,体内钢筋及体外钢绞线的应变显著减小,改善了试验梁的受力性能,可以有效避免其发生钢筋脆性断裂;体外预应力加固可以有效地抑制裂缝的开展,延迟裂缝的出现,使其发展速度明显减小,显著提高试验梁的抗裂能力。     

600 MPa高强钢筋与混凝土的粘结锚固性能试验研究

为研究600MPa高强钢筋与混凝土粘结锚固性能,设计了72个棱柱体试件进行拉拔试验,对600MPa高强钢筋粘结锚固的破坏形态及粘结应力分布进行分析,通过建立基本粘结滑移关系及位置函数,确定600MPa高强钢筋在混凝土结构中的粘结滑移本构关系。采用一次二阶矩法进行可靠度分析,提出锚固长度设计建议。研究表明:600 MPa高强钢筋粘结锚固的破坏形态及粘结应力分布与普通钢筋类似且粘结锚固性能良好,《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)基本锚固长度计算公式依然适用于600 MPa高强钢筋。     

高强钢筋部分预应力混凝土梁疲劳性能研究

通过对采用HRB600钢筋作为非预应力筋的有粘结与无粘结部分预应力混凝土梁进行静载试验和疲劳试验,分析了部分预应力混凝土梁在疲劳荷载作用下的跨中挠度、HRB600钢筋应变、预应力钢绞线应力的变化特点以及疲劳荷载作用对承载力与HRB600钢筋应变的影响。结果表明:HRB600钢筋作为非预应力筋的部分预应力混凝土试件的疲劳性能以及疲劳后静力性能良好,预应力钢绞线的抗疲劳性能良好;HRB600非预应力钢筋的力学性能稳定且变形恢复性能良好;疲劳荷载作用对有粘结试件中预应力钢绞线与混凝土的黏结作用有较大影响。     

500MPa钢筋预应力混凝土梁疲劳受力性能试验研究

进行了3根采用HRB500级钢筋作为非预应力筋、钢绞线作为预应力筋的预应力混凝土梁的疲劳受力性能试验。对预应力混凝土梁在疲劳荷载作用下的500MPa级钢筋应力、钢绞线应力、混凝土应变以及疲劳荷载下裂缝和刚度变化的特点进行了较详细分析,并对250万次疲劳作用后的试验梁剩余静载承载力和受力特点进行了分析。试验研究结果表明,采用500MPa级钢筋作为非预应力筋的预应力混凝土梁在疲劳荷载作用下的受力性能良好,500MPa级钢筋的抗拉强度能够充分发挥,试验梁的剩余静载承载力较高,钢绞线和非预应力钢筋都能达到屈服强度,表现出较好的延性。为我国混凝土结构设计规范进一步修订时在预应力结构中采用500MPa级钢筋作为非预应力筋提供了参考依据。     

配置600MPa钢筋预制混凝土柱连接区抗震性能试验研究

设计了2个钢连接件连接和3个半灌浆套筒连接预制钢筋混凝土柱试件,对试件进行了低周反复加载试验,研究了预制柱的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、钢筋应变、刚度退化以及耗能能力,分析了连接形式、轴压比等因素对其抗震性能的影响。试验结果表明:采用钢连接件连接的预制柱Z-1的抗震性能比预制柱Z-2要好;3个采用半灌浆套筒连接的预制柱均能有效传递荷载,结合面处未出现滑移错动。采用钢连接件连接的预制柱Z-1与半灌浆套筒连接预制柱的滞回曲线、耗能能力相当,但后者变形能力更强。轴压比较高的预制柱,骨架曲线下降段更陡,变形能力更弱,但耗能能力更强。采用大直径纵筋半灌浆套筒连接的预制柱承载力略有降低,骨架曲线下降段较陡,后期刚度衰减更快,变形能力更弱。     

配置500 MPa钢筋后张有黏结预应力混凝土梁不同位置处裂缝宽度研究

以8根配置500MPa钢筋后张有黏结预应力混凝土梁的弯曲裂缝宽度试验为基础,对不同位置处的裂缝宽度进行统计分析,得到各位置处的短期裂缝宽度扩大系数,比较了不同位置处的裂缝宽度关系;根据试验结果并收集整理相关文献试验数据,建议了不同位置处裂缝宽度换算的计算式。结果表明：各位置处的裂缝宽度均服从正态分布,各位置处的短期裂缝宽度扩大系数基本相同;在梁侧面,预应力筋重心高度处裂缝宽度小于纵向受拉非预应力筋重心高度处裂缝宽度;在梁受拉底面,当裂缝量测点至最近的纵向受拉非预应力筋重心的距离较小时,纵向受拉非预应力筋对量测点处的裂缝具有较好的约束作用;建议计算式可以较好地对不同位置处裂缝宽度进行换算。     

无粘结预应力CFRP筋混凝土梁抗弯性能有限元分析

通过有限元ABAQUS,研究了无粘结预应力CFRP筋混凝土梁的抗弯性能,并同试验数据进行了对比,结果表明,预应力CFRP筋混凝土梁的延性及受力性能较好,并与受拉区非预应力筋的配筋率有关。