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。     

预应力混凝土梁疲劳损伤机理及其尺寸效应试验研究

为了研究预应力混凝土梁在疲劳荷载作用下的疲劳损伤机理以及各种疲劳性能的尺寸效应,对三组不同尺寸的预应力混凝土简支梁进行疲劳试验研究。通过对在疲劳荷载作用下预应力混凝土梁试验数据研究分析发现:原本按照适筋梁设计的预应力梁在受到疲劳荷载作用后出现类似于少筋梁的破坏特征,这是因为梁在循环荷载作用下,不断积累的疲劳损伤,使得梁构件发生脆性破坏。其中,脆性破坏指的是梁内钢筋发生疲劳断裂。同时,预应力梁构件由于疲劳循环荷载的作用在挠度、刚度等性能方面都存在着尺寸效应,即:预应力混凝土梁的挠度随截面尺寸的增加而减小,预应力梁刚度退化的速度随着截面尺寸的增大而减小。     

钢筋锈蚀再生混凝土梁刚度退化规律及计算方法研究

采用电化学方法对纵筋进行锈蚀,通过加载试验研究了再生混凝土梁在不同纵筋锈蚀率下刚度退化规律.结果表明:再生混凝土梁破坏时的极限承载力随锈蚀率的增加而减小,当锈蚀率较小时,大约在5％极限承载力的荷载时梁在纯弯段内开始出现裂缝,破坏形态为适筋梁弯曲破坏;当锈蚀率较大时,破坏时裂缝分布有向跨中靠拢的趋势.当荷载较小时,随着纵筋锈蚀率的增加再生混凝土梁跨中挠度变化不大;当荷载较大时,跨中挠度随纵筋锈蚀率增大而增大变得比较明显.再生混凝土梁的刚度因纵筋锈蚀发生了一定的退化,导致刚度退化的主要原因是再生混凝土梁截面和纵筋横截面面积减小以及二者之间粘结性能的退化,并基于钢筋截面面积减小这一因素推导了再生混凝土梁弯曲刚度退化计算方法.     

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。     

钢绞线腐蚀后的部分预应力混凝土梁抗弯疲劳性能试验研究

对不同钢绞线腐蚀率下的部分预应力混凝土梁进行了静力和疲劳试验,通过分析开裂弯矩、跨中挠度、受拉区钢筋应变以及梁裂缝的发展规律,研究了钢绞线腐蚀率对部分预应力混凝土梁疲劳性能的影响。研究表明:钢绞线腐蚀会显著降低梁的疲劳寿命,是影响梁疲劳破坏形态的主要因素;腐蚀梁的挠度、应变和裂缝发展同样遵循无腐蚀梁的"三阶段"规律;在相同疲劳次数下,腐蚀率越大,受拉区非预应力钢筋的应变和梁的裂缝宽度越大,但梁跨中挠度受腐蚀率影响不显著。     

预应力混凝土梁疲劳性能研究现状

对预应力混凝土梁疲劳性能的研究进展进行了详细阐述,论述了等幅疲劳荷载下预应力混凝土梁的疲劳性能及疲劳加载后的静力性能,对控制其疲劳破坏形态的影响因素以及在疲劳加载过程中的受力筋应变变化、裂缝开展和挠度变化规律进行了总结。讨论了变幅疲劳荷载下预应力混凝土梁的疲劳寿命及加载顺序对疲劳寿命的影响,分析了变幅疲劳加载过程中的刚度退化,同时对腐蚀后预应力混凝土梁的疲劳性能进行分析,总结了钢绞线、普通钢筋腐蚀损伤对试验梁疲劳破坏形态、极限承载力及疲劳寿命的影响。在对文献进行总结分析的基础上,根据当前研究所存在的问题,提出了今后预应力混凝土结构疲劳性能研究的方向。结果表明:预应力混凝土梁疲劳破坏始于受力筋疲劳断裂,受压区混凝土一般不会发生破坏,变幅疲劳加载及腐蚀损伤对其疲劳性能有较大影响。     

疲劳荷载下锈蚀钢筋混凝土梁弯曲性能试验研究

通过8根锈蚀钢筋混凝土梁弯曲疲劳试验,研究了疲劳荷载下锈蚀钢筋混凝土梁破坏形态、疲劳强度与疲劳寿命及其变形性能。试验结果表明,锈蚀钢筋混凝土梁均发生了以钢筋疲劳断裂为标志的正截面弯曲疲劳破坏。随着钢筋锈蚀率的增大,锈蚀钢筋混凝土梁疲劳寿命显著降低。根据试验结果并收集国内外26组试验数据,回归出95%保证率的锈蚀钢筋混凝土梁S-N曲线。根据理论分析和试验结果,提出疲劳荷载下锈蚀钢筋混凝土梁跨中挠度计算方法。研究结果为锈蚀钢筋混凝土梁疲劳性能评估提供了理论依据。     

低锈蚀率钢筋混凝土梁疲劳性能试验研究

对5根低锈蚀率钢筋混凝土梁进行疲劳试验,研究钢筋锈蚀率和应力比对循环荷载下锈蚀钢筋混凝土梁跨中挠度、裂缝宽度和疲劳寿命的影响。研究表明:低锈蚀率钢筋混凝土梁的跨中挠度比未锈蚀钢筋混凝土梁小;锈蚀钢筋混凝土梁的最大裂缝宽度随应力比增大而减小;锈蚀钢筋混凝土梁疲劳寿命随应力比增大而增大。研究结果可为锈蚀钢筋混凝土梁的研究和评估提供参考。     

预应力与非预应力AFRP加固腐蚀钢筋混凝土梁疲劳性能研究

对非预应力芳纶布(AFRP)加固和带永久锚具的预应力AFRP加固锈蚀钢筋混凝土梁的疲劳性能进行研究。通过疲劳试验,探讨预应力水平和钢筋锈蚀程度对加固梁疲劳破坏机制、疲劳寿命、挠度等的影响。试验结果表明:预应力AFRP与非预应力加固梁的疲劳破坏机制相同,都为纵筋的疲劳断裂;预应力AFRP加固锈蚀混凝土梁的抗疲劳特性明显优于非预应力加固梁;预应力水平越高,中度腐蚀梁加固后疲劳寿命越高;锈蚀率越高,梁的疲劳寿命越低,重度锈蚀梁疲劳寿命的降低幅度比中度锈蚀梁更明显。通过与光面钢筋对比,获得锈蚀纵筋的等效疲劳切口系数K f。结果表明,钢筋锈蚀率的增加会导致K f增大,从而导致锈蚀梁疲劳寿命明显降低。基于试验结果,建立了预应力AFRP加固中度腐蚀钢筋混凝土梁疲劳寿命的计算公式,供桥梁加固设计参考。     

钢筋钢纤维高强混凝土梁疲劳试验研究及刚度计算

通过1根钢筋高强混凝土梁和12根钢筋钢纤维高强混凝土梁的静载及等幅疲劳试验,分析静载和疲劳荷载作用下钢筋钢纤维高强混凝土梁挠度和刚度变化规律,以及疲劳应力比、钢纤维类型、钢纤维体积率、钢纤维掺入截面高度和混凝土强度等对钢筋钢纤维高强混凝土梁挠度的影响。结果表明：在钢筋高强混凝土梁中掺加钢纤维能有效限制梁刚度的退化,显著提高梁的抗弯刚度,减小梁的跨中挠度,使静载和疲劳荷载作用下梁的跨中挠度分别降低了19.0%~69.1%和15.0%~61.0%。在试验研究的基础上,通过理论分析修正了静载作用下钢纤维影响梁短期刚度的系数,提出了考虑疲劳次数和钢纤维含量特征值影响的钢筋高强混凝土梁疲劳刚度的计算方法,并将计算结果与试验结果进行了对比,两者符合较好。     

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。     

锈蚀钢筋混凝土梁变形性能分析

开展锈蚀钢筋混凝土梁受弯试验,通过试验梁变形曲线、荷载-挠度曲线及混凝土应变曲线等对试验梁变形性能进行深入分析。研究表明,在荷载作用下,试验梁B15-1,B15-2从屈服至破坏阶段的变形急剧增大,试验梁B15-2发生了脆性破坏。随着纵筋锈蚀率的增大,试验梁的屈服荷载及极限荷载均逐渐下降,屈服阶段不再明显,混凝土应变曲线不再符合平截面假定。当纵筋锈蚀率小于10%时,试验梁的刚度随锈蚀率的增大略有增加,当纵筋锈蚀率大于10%时,试验梁刚度下降较快,且变形不再协调。     

重载交通对预应力混凝土梁疲劳性能影响研究

为了得到重载交通对预应力混凝土梁的疲劳性能影响,对9根预应力混凝土模型梁分别进行静载试验和等幅疲劳试验研究。研究结果表明,部分试验梁在经历过200万次疲劳荷载作用后,其静力极限强度不但没有大幅度降低,反而略有提高;在重载作用下的疲劳破坏均始于非预应力钢筋的疲劳断裂;试验过程中疲劳损伤明显呈三阶段发展规律,当疲劳荷载上限达到0.7倍的极限荷载时,疲劳寿命大于200万次,当疲劳荷载上限达到0.75倍极限荷载时,疲劳寿命仅为10.2万次,当疲劳荷载上限达到0.85倍的极限荷载时,预应力混凝土梁的疲劳寿命仅为5.1万次;得到了预应力混凝土梁的容许疲劳寿命方程。     

高强钢筋混凝土梁疲劳抗弯刚度试验研究

通过对8根高强钢筋混凝土梁进行抗弯静载试验和疲劳试验,探究了钢筋强度等级、混凝土强度等级及配筋率对高强钢筋混凝土梁疲劳抗弯刚度的影响,分析了疲劳试验过程中高强钢筋混凝土梁挠度的变化规律。试验结果表明,钢筋强度等级对梁的疲劳抗弯刚度影响不明显,配筋率是影响疲劳抗弯刚度的重要因素,提高混凝土、钢筋等级及配筋率可显著提高梁的疲劳抗弯刚度。重复荷载作用200万次后,梁的承载力有所下降,下降幅度小于5%,荷载作用过程中,梁的挠度得到了充分发展。     

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。     

预应力钢纤维混凝土板弯曲疲劳挠度试验研究

抗疲劳性能是结构及构件的重要性能指标之一,本文通过弯曲疲劳试验对3种钢纤维体积率(0%、1%、2%)的预应力钢纤维混凝土板在不同应力水平(0.75、0.80、0.85)下的弯曲疲劳挠度变化规律以及疲劳损伤特性进行了研究,得到了不同钢纤维体积率及不同应力水平下预应力钢纤维混凝土板的跨中挠度曲线,揭示了预应力钢纤维混凝土板的跨中挠度在疲劳过程中呈现3阶段分布并且在循环第Ⅱ阶段呈线性,疲劳破坏时板的挠度约为其初始挠度的2.4倍的规律。在此基础之上,根据M iner线性累积损伤理论建立了疲劳寿命预测模型,用该模型预测得出的疲劳寿命与实测寿命在3倍离散范围内。     

基于车辆荷载的锈损公路桥梁疲劳性能试验研究

采用湿盐砂锈蚀方法获得腐蚀环境钢筋混凝土劣化试件,选取与车辆荷载作用下公路桥梁实际承受的疲劳应力水平,通过8根锈蚀钢筋混凝土梁的弯曲疲劳试验,分析了锈蚀钢筋混凝土梁的疲劳破坏形态及应力水平和钢筋锈蚀率对梁疲劳性能的影响规律。试验结果表明,锈蚀梁的疲劳破坏形态为主筋脆性断裂;在设计应力水平作用下,疲劳加载满足规范200万次要求;在桥梁实际应力水平作用下,未锈蚀试验梁的平均疲劳寿命较规范值减少6.71%;锈蚀较严重的试验梁疲劳寿命较规范值减少13.57%,较同应力水平的未锈蚀梁疲劳寿命减少42.54%,锈蚀对试验梁的疲劳寿命影响显著。随着疲劳循环次数的增加,锈蚀梁钢筋内部出现疲劳损伤、抗弯刚度逐渐退化,混凝土残余应变累积,裂缝演变基本符合快速增加、稳定发展、急剧变化的“三阶段”发展规律。根据试验结果,建立S-N疲劳寿命方程,提出了锈蚀钢筋混凝土梁疲劳寿命计算方法,研究结果为桥梁结构疲劳性能评估提供理论依据。     

栓钉锈蚀的钢-混凝土组合梁疲劳性能研究

为研究栓钉锈蚀后负弯矩区钢-混凝土组合梁的疲劳性能,分别进行1个试件的静力试验和5个试件的疲劳试验研究。通过静力试验获得组合梁的极限荷载,为疲劳试验提供依据。通过疲劳试验测试分析了不同栓钉锈蚀率组合梁在经历不同的疲劳循环加载次数后的材料应变、跨中挠度、残余变形及刚度等。试验结果表明,栓钉锈蚀率的增加使组合梁疲劳寿命下降,使负弯矩区组合梁在经历相同疲劳加载次数后的残余变形增加。组合梁刚度在疲劳加载过程中有一定程度的退化,弯曲刚度的退化与栓钉的锈蚀率无明显关系,滑移刚度的退化会随着栓钉锈蚀率的增加而加剧。     

高速铁路用HRBF500钢筋预应力混凝土梁疲劳性能试验研究

设计制作了2根配置500 MPa细晶粒(HRBF500)钢筋的预应力高强混凝土T形梁,通过实测预应力损失与理论计算比较,得出实测预应力损失大于理论计算值。基于疲劳荷载的试验,绘出HRBF500钢筋应力、钢绞线应力及梁跨中挠度曲线,分析配有细晶粒钢筋的预应力混凝土梁的疲劳性能。结果表明,在一定幅度的疲劳荷载(等幅)作用下,配有HRBF500钢筋的预应力高强混凝土梁,其钢筋、预应力钢绞线及跨中挠度均满足使用阶段规范的限值,即在HRBF500钢筋拉应力大于150 MPa条件下,经过250万次疲劳荷载作用后仍满足设计要求。     

钢纤维部分增强高强混凝土梁的疲劳变形性能

通过普通高强混凝土梁和钢纤维高强混凝土梁的疲劳试验,分析了疲劳荷载作用下钢纤维部分增强高强混凝土梁挠度随循环次数增加的变化规律,探讨了钢纤维掺入层厚对钢纤维高强混凝土梁变形性能的影响,研究了钢纤维部分增强高强混凝土梁刚度及挠度的计算方法,并提出了相应的计算公式。结果表明,在高强混凝土梁中掺加钢纤维能有效控制梁的刚度,疲劳变形性能随着钢纤维混凝土层厚的增加而提高,计算结果与试验测量结果吻合较好。