混凝土连续梁(板)中无粘结预应力钢筋应力增长规律研究

把握无粘结预应力钢筋应力增长规律是准确计算无粘结预应力混凝土梁(板)刚度、裂缝开展宽度及受弯承载力的基础。首先定义了正常使用阶段无粘结预应力钢筋应力增量与有粘结非预应力钢筋增量的比值为无粘结预应力钢筋等效折减系数。然后针对无粘结部分预应力混凝土受弯构件在受荷过程中无粘结预应力钢筋不符合变形平截面假定的特点,应用等刚度法及弯矩-曲率非线性分析法,编制了可分别用于考察正常使用阶段和承载能力极限状态无粘结预应力钢筋应力增长规律的计算程序。最后基于模型试验结果和仿真分析结果,得到了无粘结预应力钢筋等效折减系数与非预应力钢筋配筋指标βs和预应力钢筋配筋指标βp的关系式,以及无粘结预应力钢筋极限应力增量与非预应力钢筋配筋指标sβ、预应力钢筋配筋指标pβ和跨高比l/h的关系式。     

纤维塑料筋(FRP筋)有粘结及无粘结部分预应力混凝土梁短期刚度试验研究

分别以碳纤维筋(CFRP筋)及芳纶纤维筋(AFRP筋)为无粘结及有粘结预应力筋,以环氧涂层钢筋为非预应力筋,进行了2组共17条梁的受弯试验。试验结果表明,纤维塑料筋(FRP筋)有粘结及无粘结部分预应力混凝土梁的弯矩与曲率(或弯矩与挠度)曲线接近为双折线,双折线的交点位于开裂弯矩Mcr处。基于双直线假设,利用实测试验梁的终点刚度折减系数β0.5,可求出1/β0.5对换算配筋率nfρ和预应力强度比λ的线性回归方程,并采用预应力筋粘结特征系数Ω对纤维塑料筋的面积进行折减,得到了能同时针对纤维塑料筋有粘结及无粘结部分预应力混凝土梁的统一的刚度计算公式。此外,对ACI440.4R-04提出的关于纤维塑料筋预应力混凝土梁的刚度计算公式,在有效惯性矩软化系数βd中引入预应力筋粘结特征系数Ω,从而使该刚度计算公式能够适用于纤维塑料筋无粘结及有粘结部分预应力混凝土梁的刚度计算,上述两种方法的计算结果与本文试验数据符合良好。     

碳纤维筋无粘结部分预应力混凝土梁受弯性能研究

研究以碳纤维筋为无粘结预应力筋和环氧涂层钢筋为非预应力筋的部分预应力混凝土梁的受弯性能。共进行了8根梁从混凝土开裂、裂缝开展直至梁受弯破坏的全过程试验。测定了梁的开裂弯矩,截面应变分布,变形的发展,裂缝出现、发展及分布情况。在实测碳纤维筋应力增量的基础上,提出了无粘结预应力碳纤维筋极限应力的经验计算公式,给出了碳纤维筋无粘结部分预应力混凝土梁的短期刚度及裂缝宽度的算法。     

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.     

无粘结预应力混凝土构件裂缝控制

目前,无粘结预应力混凝土结构的裂缝控制和裂缝宽度计算尚无统一标准可循,现行有关规范、规程没有裂缝宽度计算公式,实际工程设计常参照有粘结预应力混凝土的相关规定。现行规范对正常极限状态下预应力混凝土构件裂缝实行分级控制,适当放松了抗裂控制条件,提高了拉应力限制系数的取值,仍采用平均裂缝宽度乘以扩大系数的方法计算最大裂缝宽度。用现行规范计算裂缝宽度,有助于减少无粘结预应力混凝土结构的用钢量。建议在无粘结预应力工程中对裂缝控制条件进一步放松,在荷载短期效应组合下按允许开裂进行设计,合理选择配筋率。     

最大等效钢筋直径控制钢筋混凝土构件的裂缝宽度

对最新修订的GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》裂缝宽度验算公式进行变换,首先提出用一新的正截面承载力计算中的纵向受拉钢筋配筋率、钢筋应力和钢筋直径的关系曲线代替常用的按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率、钢筋应力和钢筋直径的关系曲线;接着给出了结构设计时参考图表和应该注意的内容;最后提出钢筋混凝土受弯构件不需作裂缝宽度验算的最大钢筋直径的统一调整公式。在设计配筋时,只需计算出钢筋应力查表或根据调整公式就可以判定所选钢筋是否满足规范对裂缝宽度限值的要求。     

缓粘结部分预应力连续梁裂缝宽度计算修正浅析

在缓粘结部分预应力混凝土两跨连续梁受弯试验研究的基础上,分析了缓粘结预应力连续梁受力过程的破坏形态、缓粘结力筋与普通力筋粘结性能的差别、及其对梁的裂缝间距和钢筋应力的影响。在国家现行规范的基础上对裂缝公式进行了修正,提出了缓粘结部分预应力混凝土梁裂缝宽度的计算公式,计算结果与试验结果吻合较好。     

体外预应力混凝土梁刚度和裂缝计算研究

对体外预应力混凝土梁的使用性能进行研究,探讨其刚度和裂缝的计算方法。考虑到体外索对构件刚度和控制裂缝的贡献较相同数量的有粘结筋小的特点,参照相关文献,提出体外索等效折减系数为0.20,从而实现体外预应力与有粘结预应力混凝土梁刚度和裂缝计算公式的统一。试验结果表明,运用该方法计算体外预应力混凝土梁的刚度和裂缝与试验结果吻合良好。     

无粘结部分预应力混凝土梁裂缝分析计算

对无粘结预应力钢筋和有粘结非预应力钢筋的性能进行了分析,归纳了现有设计规范或建议的无粘结部分预应力混凝土梁的裂缝宽度计算公式,并对其中的一些系数等加以比较,以探求一个尽可能符合实际的通用的裂缝宽度计算方法。     

无粘结预应力RPC吊车梁的开裂弯矩及裂缝分析

为了研究活性粉末混凝土构件抗裂性能,制作了两根预应力吊车梁进行试验,得到吊车梁在各级荷载作用下裂缝开展图,通过分析梁受力至破坏整个过程,获得开裂弯矩,建立受拉区裂缝宽度与裂缝间距的计算公式。研究结果表明:①RPC梁在计算开裂弯矩时,应该考虑RPC和钢纤维的拉结作用,并在此基础上建立开裂弯矩计算公式;②钢纤维对裂缝宽度展开有阻滞作用,活性粉末混凝土的延性比普通混凝土更好,其裂缝宽度计算公式可以在无粘结预应力技术规程公式的基础上乘以一个相应的折减系数α=0.8;③考虑RPC抗拉强度贡献,裂缝间距可以按照普通混凝土计算,但须乘以一个α=0.75左右的修正系数。     

芳纶纤维筋有黏结部分预应力混凝土梁受弯性能研究

对以芳纶纤维筋为有黏结预应力筋、环氧涂层钢筋为非预应力筋的部分预应力混凝土梁的受弯性能进行研究,共进行了10根梁从混凝土开裂、裂缝开展直至梁受弯破坏的全过程试验。测定了梁的开裂弯矩,梁截面应变分布,变形的发展,裂缝出现、发展及分布情况,提出区分芳纶纤维筋破断及混凝土压坏的界限等效配筋率或界限中和轴高度,推导出芳纶纤维筋拉断和混凝土压坏同时发生,混凝土压坏、芳纶纤维筋未拉断及芳纶纤维筋拉断、混凝土未压坏等情况的受弯承载力计算方法,并提出芳纶纤维筋有黏结部分预应力混凝土梁短期刚度及裂缝宽度的计算方法。     

在使用荷载下出现裂缝的部分预应力砼梁裂缝宽度的计算

本文在分析65根部分预应力砼梁试验资料的基础上,研究了部分预应力砼梁裂缝开展规律及影响裂缝宽度的主要参数,并提出了有粘结和无粘结部分预应力砼梁裂缝宽度的计算模式和公式。通过建议公式的计算结果与试验结果比较,两者符合较好。     

简支梁板中碳纤维筋应力增长影响因素

把握使用阶段无粘结CFRP筋应力增长规律是准确计算无粘结CFRP筋部分预应力混凝土梁板刚度及裂缝开展宽度的基础。为此,基于无粘结CFRP筋部分预应力混凝土简支梁板全过程分析程序,考察CFRP筋弹性模量与钢筋弹性模量比值、非预应力筋配筋指标、预应力筋配筋指标、加载方式、跨高比和无粘结CFRP筋布筋形式等参数对正常使用阶段简支梁板中无粘结CFRP筋应力增长的影响规律。     

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。     

短期荷载作用下600MPa级超高强钢筋混凝土梁裂缝宽度试验研究

为研究600MPa级超高强钢筋混凝土梁受弯性能,进行18根配置600MPa级高强钢筋和1根配置HRB400钢筋的混凝土梁受弯静载试验,分析600MPa级超高强钢筋对混凝土梁裂缝分布、承载力、平均裂缝间距、最大裂缝宽度等影响。研究结果表明：配置该类型钢筋的受弯构件开裂弯矩和极限弯矩仍然可以按照现行规范公式进行计算;短期荷载作用下平均裂缝间距、最大裂缝宽度等参数计算值与现行混凝土结构设计规范公式计算值存在一定差异,平均裂缝间距计算值偏大,最大裂缝宽度计算值与试验值相比偏小。最后根据试验数据对配置该类型钢筋的受弯构件裂缝宽度计算公式进行适当修正,第一种方法是在现行规范计算公式基础上引进裂缝宽度综合调整系数,第二种方法是对现行规范裂缝宽度计算公式中的平均裂缝间距采用修正公式代替,短期裂缝宽度扩大系数采用修正值。修正结果表明第一种修正方法得到的计算值与试验值吻合度高,同时考虑到规范的连续性,建议采用第一种方法进行裂缝宽度修正。     

使用荷载下无粘结部分预应力混凝土叠合梁裂缝控制

给出了20根矩形截面无粘结部分预应力混凝土叠合梁(其中2根为对比梁)裂缝宽度的试验研究成果.在此基础上,结合无粘结部分预应力混凝土梁及普通混凝土叠合梁的已有成果,提出了与混凝土结构设计规范相对应的一套裂缝宽度控制计算公式.通过把无粘结部分预应力混凝土梁、叠合梁及有粘结部分预应力混凝土梁、叠合梁的计算方法衔接起来,形成了统一的计算体系.经试验结果验证,这些公式计算精度较高,可满足工程设计要求.     

无粘结部分预应力砼受弯构件的变形计算

本文研究了影响无粘结部分预应力砼受弯构件在使用阶段刚度计算的主要因素。根据我院近年的几批试验数据,采用线性回归的方法,得出了本文建议的无粘结部分预应力砼受弯构件的刚度计算公式。并对我国有关规范和设计建议的部分预应力刚度计算公式如何用于无粘结部分预应力砼提出了修正的建议。本文所提刚度公式的计算结果与试验结果符合良好。