FRP筋混凝土T形和矩形截面梁抗弯承载力计算方法

为建立纤维增强复合材料(fiber-reinforced polymer,FRP)筋混凝土T形和矩形截面梁抗弯承载力简化计算方法,根据平衡破坏状态下的截面分析,定义了等效FRP配筋率ρ_ef和相应的平衡配筋率ρ_{ef, b}。在此基础上,基于257根FRP筋混凝土梁试验结果的统计分析,改进了受拉破坏和受压破坏皆可能发生的过渡区范围(ρ_{ef, b} <ρ_ef≤1.5ρ_{ef, b})。编制了受拉破坏控制截面的非线性分析程序,考虑多个设计参数的影响,开展了25 344个截面的参数分析。通过对参数分析结果的多元回归分析,推导了受拉破坏控制截面的抗弯承载力简化计算公式。此外,基于截面内力平衡和协调条件,推导了受压破坏控制截面的抗弯承载力计算公式。以国内外257根梁抗弯承载力试验结果,验证了所提方法的适用性。     

FRP筋预应力混凝土梁抗弯性能研究进展

FRP筋预应力混凝土结构已成为国内外工程领域研究的重点，文章分别介绍了国内外体内有粘结、体内无粘结和体外无粘结FRP筋预应力混凝土梁抗弯性能研究的主要成果，并对今后拟开展的研究工作提出了建议。     

有粘结和无粘结相结合的预应力FRP筋混凝土梁抗弯承载力研究

纤维增强塑料筋(简称FRP 筋)是一种高强线弹性材料,非常适合用做侵蚀环境下的预应力筋,采用有粘结和无粘结相结合是提高预应力FRP 筋混凝土梁延性的一种新方法。对有粘结和无粘结相结合的预应力FRP 筋混凝土梁的抗弯承载力进行了理论分析和试验研究,基于平衡配筋率定义了有粘结和无粘结相结合的预应力FRP筋混凝土梁的破坏形态,推导了平衡配筋率和相应抗弯承载力的计算公式。为了验证公式的正确性,进行了9 根预应力FRP 筋混凝土梁的试验研究,计算结果与试验结果吻合良好。研究结果表明,在相同配筋的条件下,体内有粘结预应力FRP 筋混凝土梁的承载力最高,体内无粘结预应力FRP 筋混凝土梁的承载力其次,而无转向块的体外无粘结预应力FRP 筋混凝土梁的承载力最低。采用体内有粘结和无粘结预应力相结合,可以改善预应力FRP筋混凝土梁的延性。     

混杂配筋(钢和FRP筋)梁正截面受弯设计方法研究

钢和纤维复合筋混杂增强混凝土(hybrid?reinforced?concrete,Hybrid-RC)梁具有较好的承载力、耐久性和延性.然而,基于文献调研发现,现有设计方法对Hybrid-RC梁正截面受弯的破坏形态还未能做出准确的预测.因此,该文修正了现有的设计方法,并通过数据库对比,验证了其有效性.在此基础上,对H...     

内嵌预应力碳纤维增强塑料筋混凝土梁正截面承载力计算

对拉区混凝土保护层中内嵌有预应力碳纤维增强塑料筋加固的混凝土梁的受力阶段进行了分析,对其受弯破坏形态、受弯承载力极限状态及正截面的承载力进行了分析和讨论,导出了对应不同破坏形态下承载力计算公式,并与试验结果相比,得出了一些有益的结论,可供设计参考。     

混凝土结构用智能FRP筋的试验研究

在纤维增强聚合物Fiber Reinforced Polymer (FRP)筋拉挤工艺中,将光纤布拉格光栅Optic Fiber Bragg Grating(OFBG)传感器与普通纤维束一起经过拉挤模具,为改进FRP筋与混凝土的粘结性能,在FRP筋表面螺旋缠绕纤维束,制备了智能OFBGFRP筋.对OFBG-FRP筋的力学性能和应变灵敏性能进行试验研究,试验结果表明OFBG-FRP筋的力学性能与普通FRP筋相同、OFBG-FRP筋的应变灵敏系数与普通光纤传感器相同、OFBG-FRP筋在重复荷载作用下性能良好.OFBG-FRP加筋混凝土梁受弯试验表明OFBG-FRP筋可以监测混凝土梁的开裂和FRP筋与混凝土的滑移.在OFBG-FRP筋中埋置多个光纤传感器可以监测沿FRP筋长度方向的应变分布及混凝土与FRP筋发生滑移的位置.OFBG-FRP筋在混凝土结构中可以作为受力材料和传感器.     

超高性能混凝土梁正截面受弯承载力理论研究

基于64组超高性能混凝土（ultra high performance concrete, UHPC）抗压性能试验数据,分别建立了峰值压应变ε₀、立方体抗压强度f_cu与轴心抗压强度f_c之间的关系以及弹性模量E_c与立方体抗压强度f_cu的关系;基于复合材料力学,建立了受拉区UHPC等效拉应力;基于平截面假定,建立了UHPC梁正截面受弯承载力计算公式,推导了受压区等效矩形应力图形参数、计算公式,并结合UHPC受压本构确定等效矩形应力图形参数。通过28根试验梁的相关数据,验证UHPC梁正截面受弯承载力计算公式及等效矩形应力图形参数取值的可行性。研究结果表明,等效矩形应力图形参数取值较为合理,梁正截面受弯承载力计算值与试验值吻合良好。     

钢骨混凝土构件正截面承载力计算

本文介绍了四种钢骨混凝土构件正截面承载力计算方法。其中两种理论方法相对较精确,但计算复杂,不适于在工程中应用。简单叠加方法虽计算方便,但在某些范围内却过于保守。本文作者建议的方法其计算结果与理论结果吻合较好,且计算也较为简便,便于在工程中应用。本文对这四种方法进行了比较,并用例题说明有关方法的计算步骤。     

基于集成学习的FRP加固混凝土梁抗弯承载力预测研究

为解决当前纤维增强复合材料(FRP)加固钢筋混凝土梁抗弯承载力预测中模型不统一、计算繁琐、精度有限等问题,建立了统一化的抗弯承载力预测模型。根据既有文献收集外贴式、端锚式和嵌入式3种FRP典型加固方式加固钢筋混凝土梁试验数据,确定影响加固梁承载力的关键因素,通过XGBoost(极限梯度提升树)算法训练回归各影响因素与加固后梁抗弯承载力间的非线性映射关系,得到统一化的FRP加固钢筋混凝土梁抗弯承载力预测模型。随后在测试样本集上对该模型的预测精度进行了验证,与基于支持向量回归(SVR)和人工神经网络(ANN)两种代表性机器学习算法得到的预测模型进行了横向对比,并分析了不同加固方式下的预测精度。研究结果表明：该文得到的基于XGBoost的抗弯承载力预测模型拟合优度R²=0.9417,可见整体精度较高,有良好的性能;相比基于传统机器学习算法SVR和ANN建立的预测模型,基于集成学习算法XGBoost的拟合优度分别提升了8.00%及6.70%,均方根误差减少了33.94%和30.72%,平均绝对误差减少了32.38%和30.51%,表明基于XGBoost的模型精度更高,远优...     

增强混凝土中FRP包覆筋研究（Ⅰ）：微结构设计

FRP筋作为钢筋增强混凝土的替代物已经在潮湿环境中的海堤工程、桥梁隧道、高层建筑、城市建设等基础设施的设计与施工中广泛使用。然而，FRP筋固有的脆性特征成为FRP筋进一步推广使用的障碍。在对FRP筋的综合研究基础上提出了包覆筋的概念，即包覆筋的芯由钢等高延展性的金属材料组成，包覆层由FRP组成。对新设计的FRP筋力学性能进行了理论推导，并给出了理论预测曲线。     

钢筋混凝土梁受弯破坏及尺寸效应的细观模拟分析

钢筋混凝土构件破坏的尺寸效应取决于混凝土材料的非均质性以及钢筋/混凝土相互作用。该文借助混凝土细观结构特征,基于非线性弹簧单元来描述钢筋与混凝土之间的相互作用,建立了钢筋混凝土梁破坏行为模拟的三维细观数值模型。在模拟结果与试验结果吻合良好的基础上,拓展模拟了更大尺寸梁的弯曲大变形破坏行为,并分析了单调及循环加载模式对不同尺寸悬臂梁受弯破坏及名义抗弯强度影响规律。模拟结果分析表明：1)该文工况下钢筋混凝土悬臂梁的弯曲破坏存在尺寸效应,弯曲强度随梁深增大而减小; 2)循环加载下,混凝土、钢筋以及两者间的粘结性能由于低周疲劳而使得梁的弯曲破坏呈现出脆性特征; 3)相比于单调加载,循环加载条件下,悬臂梁的破坏具有更强的脆性,名义抗弯强度尺寸效应更明显。     

钢筋混凝土双向受弯梁次生扭矩的分析研究

探讨了次生扭矩对钢筋混凝土双向受弯梁抗剪承载力的影响。提出逐级加载、待定系数的方法计算钢筋混凝土双向受弯梁的次生扭矩,编制了钢筋混凝土双向受弯梁次生扭矩的全过程分析计算机程序。计算值与试验结果的对比分析表明,该方法合理可行。通过对次生扭矩影响抗剪承载力的主要因素的分析,获得一些有参考价值的结论,并提出在工程实践中,计算承受集中荷载的有腹筋双向受弯梁的抗剪强度时,次生扭矩影响应予以考虑。     

配筋超高性能混凝土梁受弯性能及承载力研究

对4根跨高比为16的配筋超高性能混凝土（Ultra High Performance Concrete,简称UHPC）简支梁进行了受弯性能试验及受弯承载力分析,试件变化参数为钢纤维体积掺量和纵向受拉钢筋配筋率。试验结果表明：钢纤维体积掺量从3%提高到5%时,试件的开裂荷载提高了6.0%~11%,极限荷载仅提高了1.4%~2.5%;纵筋配筋率为3.21%的梁发生适筋破坏,配筋率为6.74%的梁发生部分超筋破坏;增加纵筋配筋率可显著提高UHPC梁的受弯承载力（提高34.9%~36.5%）。基于截面平衡条件、平截面假定以及UHPC和钢筋材料本构关系,建立了UHPC梁受弯承载力计算模型,受弯承载力计算值与试验值吻合较好。     

预应力型钢超高强混凝土梁受剪承载力试验研究

基于12榀预应力型钢超高强混凝土简支梁和2榀预应力型钢普通强度混凝土简支梁的受剪试验,揭示了影响试验梁受剪性能的主要因素,探讨了剪跨比、箍筋间距、腹板厚度、混凝土强度和预应力度对试验梁的破坏形态、荷载-挠度曲线、斜截面开裂荷载和受剪承载力的影响规律。试验结果表明：预应力型钢超高强混凝土梁具有更好的受剪承载力和剪切延性,以及更大的刚度;基于试验结果建立了预应力型钢超高强混凝土梁的受剪承载力建议计算公式,计算结果与试验结果吻合较好,表明了该文提出的计算公式具有较高的精度。研究成果将为预应力型钢超高强混凝土梁的设计计算和工程应用提供理论依据。     

部分剪力连接钢──混凝土组合梁受弯极限承载力的计算

钢─混凝土组合梁在受弯承载力和变形许可的条件下采用部分剪力连接对于方便施工和降低造价等都是有利的。部分剪力连接对组合梁的受弯极限承载力和变形均有影响。本文通过对4根部分剪刀连接组合梁的试验研究和对国内外8根部分剪力连接组合梁受弯极限承载力的分析,建立了考虑剪力连接程度影响的组合梁受弯极限承载力计算公式。结果表明,按照本文公式得到的计算值与实测值吻合良好。     

型钢混凝土空腹叠合梁受剪承载力试验研究

为更加深入研究型钢混凝土叠合梁的受剪机理,提出更为优化的截面形式,该文完成了10个足尺型钢混凝土叠合梁在单调集中荷载作用下的静力试验研究。通过考察剪跨比、截面形式（空腹和实腹）等参数对受剪性能的影响,着重研究了足尺型钢混凝土空腹叠合梁的受剪性能。结合试验结果对各试件的裂缝形态、破坏特征、承载能力、变形等性能进行了分析研究。采用桁架-拱模型并基于变形协调条件将桁架、拱和型钢三者对受剪承载力的作用相结合,建立了适用于型钢混凝土叠合梁的受剪承载力计算方法。结果表明：型钢混凝土空腹叠合梁与实腹叠合梁具有相似的受剪性能和破坏形态,承载力随剪跨比的增大而减小,试件整体性良好;采用JGJ 2016和YB 9082-2006计算的受剪承载力离散型偏大,该文建立的修正桁架-拱模型计算值与试验结果吻合较好。     

模拟酸沉降环境混凝土梁承载性能研究

酸雨环境下钢筋混凝土梁力学性能的变化规律是揭示整个结构承载力和耐久性的前提和基础。参考我国典型城市酸雨的化学组成,分别配置PH1.5与PH2.5的硫酸、硝酸混合溶液来模拟不同酸度的酸雨;自行设计制作了人工降雨器模拟降雨;浇筑了11根120mm×200mm×1900mm的钢筋混凝土梁。分别采用完全浸泡、干湿交替、人工降雨等加速腐蚀试验方法,对10根钢筋混凝土梁进行加速腐蚀。对不同浓度溶液下经历不同腐蚀时间的钢筋混凝土梁,分别利用超声方法测试了混凝土损伤厚度和抗压强度,利用动力试验方法评价混凝土梁的整体特性,并对梁的抗弯性能进行了抗弯实验研究。得到了不同侵蚀状态混凝土梁混凝土损伤厚度、构件刚度、构件开裂荷载、极限承载等力学性能;对比分析了不同加速腐蚀条件下混凝土梁抗弯性能的退化规律,得到了混凝土强度、构件频率以及抗弯强度与混凝土梁损伤程度之间的定量关系。研究结果表明：人工降雨与干湿交替两种方法对混凝土梁抗弯性能的影响基本相似,较浸泡方法变化得到的混凝土梁抗弯性能的退化性能更为显著。     

二次受力下自密实混凝土加固RC梁受弯性能研究

为模拟实际工程中加固构件的真实承载能力,实验在原混凝土构件持续受荷状态下,采用自密实混凝土对构件进行加固、养护。共进行了7根二次受力下自密实混凝土加固钢筋混凝土梁和2根对比梁的受弯性能试验,研究了不同初始受力水平、不同加固厚度及不同界面处理方式对加固钢筋混凝土梁抗弯承载力和截面刚度的影响。试验量测了构件裂缝分布形态、荷载-挠度曲线、钢筋应变发展规律等。结果表明：采用自密实混凝土加固钢筋混凝土梁,能有效地提高钢筋混凝土梁的抗弯承载力、截面刚度等性能;二次受力下自密实混凝土加固梁抗弯承载力随着初始受力水平的增大而降低。在试验结果的基础上,基于平截面假定,提出了二次受力下自密实混凝土加固梁钢筋滞后应变及抗弯承载力计算式,计算结果与试验结果吻合良好。