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。     

大直径高强钢绞线预应力混凝土梁受力性能

为探讨大直径高强钢绞线预应力混凝土梁的受力性能,进行了6根以直径17.8 mm的1860级钢绞线作为预应力钢筋和HRB400级钢筋作为非预应力钢筋的后张预应力混凝土梁在竖向荷载作用下的受力性能试验。对预应力混凝土梁中钢绞线和非预应力钢筋应力、混凝土应变以及短期最大裂缝宽度和跨中挠度等试验数据进行分析。结果表明:采用大直径高强钢绞线作为预应力钢筋的预应力混凝土梁工作性能良好,大直径高强钢绞线预应力混凝土梁受弯破坏形式和挠曲模式与普通预应力混凝土梁基本相同;试验梁跨中控制截面符合平截面假定,极限承载力可按照现行规范的正截面抗弯理论计算,按照现行规范计算的试验梁裂缝宽度和挠度与实测值吻合较好。     

疲劳荷载下预应力混凝土梁中钢筋应力重分布的试验研究

疲劳荷载下钢筋应力幅的准确计算对于构件疲劳寿命验算具有重要意义。通过6片同时配有钢绞线和HRB400级普通钢筋的后张有粘结部分预应力混凝土T型梁的试验,研究了疲劳荷载下预应力混凝土构件中预应力钢筋和普通钢筋之间应力分配的发展规律。试验结果表明:截面开裂后,疲劳荷载下两种钢筋应力幅值比(Δσp/Δσs)随荷载重复作用次数的增加基本符合“三阶段”的发展规律,其中第二阶段占绝大部分,且在第二阶段中Δσp/Δσs变化幅度较小,基本处于0.6~0.7之间。最后给出一种考虑了粘结性能差异的钢筋疲劳应力增量的计算方法,计算结果和试验结果吻合较好。本文的研究结果对进一步修编、完善我国的混凝土结构设计规范具有一定的参考价值。     

无粘结部分预应力混凝土梁的疲劳性能试验研究

通过6片无粘结部分预应力混凝土梁和1片普通钢筋混凝土梁的疲劳试验,研究了这种结构的疲劳破坏形态以及刚度、钢筋应变、混凝土应变随着重复荷载次数的变化规律。研究表明:无粘结部分预应力混凝土梁的疲劳破坏主要是梁内受拉普通钢筋的疲劳断裂引起的,预应力钢筋和受压区混凝土的应力幅较低,一般不会发生疲劳破坏;荷载重复200×104次后,无粘结部分预应力混凝土梁刚度退化明显。文中还给出了无粘结部分预应力混凝土梁疲劳寿命的计算方法,所得计算值与试验值吻合较好。     

缓粘结部分预应力混凝土梁静载试验研究

缓粘结预应力技术是在有粘结预应力技术和无粘结预应力技术之后发展起来的一种新的预应力技术。为了掌握缓粘结预应力混凝土梁的受力性能,对3根缓粘结部分预应力混凝土梁进行了静载试验,并与1根有粘结部分预应力混凝土梁进行对比,试验过程中详细记录了试验梁混凝土应变、非预应力筋应变、缓粘结预应力筋应力增长、挠度以及裂缝开展情况,分析了预应力强度比、普通钢筋配筋率的影响,将有粘结和缓粘结部分预应力混凝土梁进行了对比。试验结果表明,缓粘结部分预应力混凝土梁的受力性能与有粘结部分预应力混凝土梁相近,甚至略优于后者。     

HRB600钢筋钢纤维混凝土梁柱边节点抗震性能试验研究

为减小配置HRB600钢筋梁柱边节点的梁筋粘结退化,设计钢纤维整体增强或局部增强的梁柱边节点,进行两个配置HRB600/HRB400钢筋混凝土梁柱边节点和2个配置HRB600高强钢筋的钢纤维整体增强或局部增强的混凝土梁柱边节点的低周往复荷载试验,得到试件的破坏形态和滞回曲线,对比分析边节点的耗能能力、延性性能、核心区剪切变形和梁筋粘结退化。结果表明:往复荷载下HRB600钢筋混凝土节点具有较高的承载能力、耗能能力和延性性能,但HRB600钢筋与普通混凝土粘结退化过快;钢纤维整体增强或局部增强混凝土的措施可以减缓HRB600梁筋粘结退化,改善边节点的破坏形态,减小核心区的剪切变形,提高耗能能力;钢纤维整体增强的梁柱边节点具有更高的延性性能和耗能能力,其HRB600梁筋粘结退化更为缓慢。     

配置高强钢筋的无粘结部分预应力混凝土梁受弯性能试验研究及有限元分析

通过7根配置600MPa级高强钢筋的无粘结部分预应力混凝土梁受弯试验,分析了试验梁的受力特征和裂缝发展规律,并利用ANSYS有限元软件对其挠度、开裂荷载、极限荷载和钢绞线应力增量进行模拟分析。研究结果表明:配置高强钢筋的无粘结部分预应力混凝土梁受力性能良好;非线性有限元模拟结果与试验结果吻合较好,该方法能够有效地模拟配置高强钢筋的无粘结部分预应力混凝土梁的受力过程。     

部分预应力钢骨超高强混凝土预制梁疲劳性能试验研究

装配式混凝土结构是建筑工业化发展中较为新颖的结构体系,而预制混凝土梁作为此类结构的重要组成部分,深入研究其受力特点和破坏模式已成为工程领域的迫切需求。本文为研究部分预应力钢骨超高强混凝土预制梁的疲劳抗弯性能,分别对4根部分预应力钢骨超高强混凝土预制梁和1根部分预应力超高强混凝土预制梁进行了疲劳荷载作用下的抗弯试验研究,得到了荷载-挠度曲线和非预应力受拉钢筋的拉应变与疲劳次数的相关性变化规律,以及抗弯刚度的退化规律。结果表明:非预应力受拉钢筋疲劳断裂可以作为预制试件疲劳破坏的标志,等效应力水平是试件发生疲劳破坏的主要因素。此外,通过分析预制梁的刚度降低系数与疲劳次数、非预应力受拉钢筋应力幅值比与疲劳次数的关系曲线,以预测其疲劳寿命。     

HRB600作为普通钢筋的预应力混凝土梁疲劳强度试验研究

通过HRB600作为普通钢筋的预应力混凝土梁的静载和疲劳对比试验,分析了疲劳荷载对试验梁的受弯承载力和裂缝性能的影响,研究了混凝土和HRB600钢筋的疲劳应力幅发展规律及其计算方法。分析结果表明:经过200万次循环加载,试验梁的受弯承载力没有明显削弱,裂缝宽度增大,裂缝形态更为复杂。混凝土和HRB600钢筋的疲劳应力幅可以按照现行《混凝土结构设计规范》进行计算,本文建议HRB600钢筋的疲劳应力幅限值可以按照HRB400钢筋选取。     

无粘结部分预应力混凝土柱复位性能的试验研究

为了探索配置无粘结部分预应力钢筋的混凝土柱在震后的复位性能,进行了4个无粘结部分预应力混凝土柱试件的低周反复荷载试验,其中3个试件配置了无粘结部分预应力钢筋,另外1个试件为不加预应力钢筋的对比试件。试验结果表明,无粘结部分预应力混凝土柱相比较于普通钢筋混凝土柱的滞回耗能能力相对较差,但震后残余变形较小,表现出了良好的复位性能;预应力度水平对无粘结部分预应力混凝土柱的残余变形、复位能力、承载力、延性和滞回性能等特性有重要的影响。     

配置HRB600E高强钢筋的混凝土柱抗震性能试验研究

HRB600E钢筋是一种新型高强度钢筋,为改善矩形柱抗震性能并推广HRB600E级高强钢筋的应用,通过对6个配置HRB600E钢筋的不同轴压比、不同钢筋强度和纵筋配筋率的混凝土矩形柱进行低周往复荷载试验,得到试件的滞回曲线、骨架曲线和纵筋应变曲线。对比分析高强钢筋混凝土柱的破坏特征、滞回特性、骨架曲线、刚度退化等抗震性能指标。研究结果表明:配置HRB600E高强钢筋的混凝土柱的破坏特征与配置普通钢筋的混凝土柱相似;通过减小轴压比或增加钢筋强度均能改善配置HRB600E高强钢筋试件的滞回特性、减缓刚度退化、提高试件的抗震性能;配置高强钢筋的构件与高强混凝土配合使用时受力性能更优。     

配置600MPa钢筋有粘结部分预应力混凝土梁抗弯性能研究

对5根配置600MPa钢筋有粘结部分预应力混凝土梁进行静力加载试验,对试验梁的受弯承载力、混凝土应变、裂缝分布及延性等进行了分析,研究了混凝土强度及非预应力钢筋配筋率对试验梁抗弯性能的影响。结果表明:试验梁达到受弯极限状态时,尽管钢绞线未屈服,但600MPa钢筋可屈服,且梁的破坏仍具有一定的延性;试验梁跨中截面混凝土应变基本符合平截面假定,极限承载力可按照桥涵设计规范中抗弯理论公式计算;提出600MPa钢筋在预应力混凝土梁中抗拉强度设计值取500MPa,为600MPa钢筋在预应力混凝土结构中的应用提供参考依据。     

疲劳荷载下锈损钢筋混凝土粘结性能退化试验研究

钢筋与混凝土间的粘结性能是钢筋混凝土结构形成的关键,而锈蚀和疲劳荷载均可能对粘结性能造成不利影响。通过钢筋开槽内贴应变片直流电室内快速锈蚀手段对13个试件在疲劳荷载作用下锈损后钢筋与混凝土之间的粘结性能退化规律进行研究,得出了试件疲劳加载次数、钢筋锈蚀量及钢筋与混凝土滑移之间的关系,得到了钢筋粘结段内部粘结应变分布的劣化规律,分析了锈后钢筋混凝土构件疲劳粘结破坏的形态。     

部分预应力混凝土梁无粘结筋极限应力的研究

本文研究非预应力粘结钢筋对受弯的部分预应力混凝土梁中无粘结束极限应力的影响。试验研究了22根无粘结和4根有粘结部分预应力梁在三分点荷载作用下的抗弯性能。试验结果表明无粘结束中的应力主要取决于无粘结束和有粘结非预应力筋两者的配筋指标之和。用弯矩-曲率法分析结果与试验结果符合良好。最后给出了一个计算无粘结束极限应力的经验公式。     

缓粘结预应力混凝土梁钢绞线粘结性能试验研究

为研究缓粘结预应力钢绞线与混凝土之间粘结性能,对3根截面尺寸相同、普通钢筋配筋相同、预应力不同的混凝土梁进行了试验研究,重点研究了不张拉、不锚固钢绞线预应力混凝土梁的荷载-位移关系、裂缝分布规律、最大裂缝宽度随荷载的变化规律、钢绞线内的应力大小、钢绞线与混凝土之间的粘结强度等,与不配预应力筋的普通钢筋混凝土梁和配筋相同的普通预应力混凝土梁的受力进行了对比分析。试验表明,缓粘结预应力钢绞线与混凝土之间有良好的粘结性,粘结强度与混凝土咬合处剪切破坏强度相吻合;利用粘结作用和一定传递长度,不张拉、不锚固钢绞线预应力可以达到1 100MPa以上,考虑承载力检验系数后钢绞线应力设计值可取800MPa;不张拉、不锚固预应力混凝土梁的弯曲裂缝分布与普通预应力混凝土梁基本相同,破坏时端部产生的钢绞线滑动引起沿钢绞线方向的裂缝,进一步证明粘结破坏是混凝土的剪切破坏而非粘合剂破坏。     

部分预应力混凝土梁无粘结筋极限应力的研究

本文研究非预应力粘结钢筋对受弯部分预应力混凝土梁中无粘结束极限应力的影响。试验研究了22根无粘结部分预应力梁和4根有粘结梁在三分点荷载作用下的抗弯性能试验。试验结果表明无粘结束中的应力主要取决于无粘结束和有粘结非预应力筋两者配筋指标的和q_o=q_(po) q_o弯矩—曲率法分析结果与试验结果符合良好。最后,提出了一个经验公式用于计算无粘结预应力束的极限应力。     

配置高强钢筋的UPC梁预应力筋极限应力增量试验研究

为了研究配置高强钢筋的UPC梁的预应力筋极限应力增量的影响因素,进行了9根UPC试验梁静载试验。试验结果表明,配置HRB500级非预应力钢筋的UPC梁的预应力筋极限应力增量随HRB500级非预应力筋配筋率的提高而降低;相对低强度等级的非预应力筋,HRB500级钢筋作为非预应力筋能提高UPC梁的预应力筋极限应力增量,且预应力筋为抛物线型布置的UPC梁的极限应力增量大于预应力筋直线型布置时的值;非预应力钢筋采用高等级钢筋时,按JGJ92-2004《无粘结预应力混凝土结构技术规程》给出的公式计算无粘结预应力筋极限应力增量值偏于安全。