钢筋混凝土简支深梁静力性能试验研究及拉压杆模型分析

通过8根混凝土简支深梁的静力试验,研究了水平及竖向配筋率、剪跨比对拉压杆模型的影响。研究结果表明：试件经历了弹性、弹塑性和破坏三个工作阶段,在支座与加载点之间出现一条或多条斜向裂缝,试件的破坏模式主要为剪切和弯剪破坏,配筋率较小的试件发生弯曲破坏,其破坏具有延性特征;随着荷载增加,支座附近出现斜裂缝并形成混凝土压杆,当压杆的配筋率增大（不超过1.5%）和剪跨比的变小,压杆强度明显提高,且试件趋于剪切破坏;配筋率（水平、竖向配筋率）不大于1.5%,压杆的最大主应力角与剪跨比的反正切角方向接近,本文建议拉压杆模型最大主应力角取54°;推导混凝土深梁的拉压杆模型受剪承载力计算公式,其计算值与试验值吻合较好。     

基于修正软化拉-压杆模型的型钢#br# 混凝土深梁受剪承载力研究

为研究型钢混凝土深梁的受剪承载力,完成7组型钢混凝土深梁的静力试验和有限元分析,主要考虑剪跨比、型钢腹板高度及翼缘宽度等影响因素。试件的破坏模式为斜压破坏和剪切破坏。剪跨比对破坏形态有较大影响,较大的型钢腹板高度和翼缘宽度显著提高试件受剪承载力。在试验研究和有限元分析的基础上,考虑钢筋混凝土部分的软化效应、非软化混凝土与型钢翼缘的协调变形作用及腹板部分的受剪贡献,建立修正软化拉-压杆模型,并采用叠加原理推导型钢混凝土深梁受剪承载力实用计算方法。结果表明：修正软化拉-压杆模型能较好地反映型钢混凝土深梁的破坏特征和受力机制,文中提出的受剪承载力计算方法与试验数据吻合较好,对受剪影响因素考虑更加全面,能较好地预测型钢混凝土深梁的受剪承载力。     

钢筋混凝土开洞短梁的受剪试验研究

本文对钢筋混凝土开洞短梁在集中力作用下的受剪性能进行了试验研究,32根试件中包括20根简支开洞短梁和9根两跨连续开洞短梁,另外还有2根简支开洞深梁和1根两跨连续开洞深梁,是为了满足开洞深、短梁研究的连续性。试验结果表明:其破坏形态主要有洞口上下剪切破坏型和弯剪破坏联合型两种,随跨高比、剪跨比的增大,剪切破坏面由斜压破坏向剪压破坏过渡;跨高比、剪跨比、洞口大小和位置、配筋形式及数量是影响开洞短梁的裂缝发展、破坏形态、抗剪承载力、支座反力重分布的主要因素。     

拉-压杆模型在钢筋混凝土深梁设计中的应用

为完善中国<混凝土结构设计规范>(GB 50010-2002)中关于钢筋混凝土深梁的承载力设计方法,根据美国ACI 318M-05规范D区-压杆模型方法,按中国规范的设计表达式,提出了钢筋混凝土深梁承栽力的拉-压杆模型计算方法.基于所收集到的各国52个受剪破坏和29个受弯破坏的深梁试验数据,分别采用拉-压杆模型方法和中国GB 50010-2002规范深梁承载力计算方法,对试验结果进行了对比分析.结果表明,拉-压杆模型方法的计算结果比中国GB 50010-2002规范方法更准确.     

基于拉压杆模型的FRP-混凝土组合梁受剪承载力研究

为分析FRP-混凝土组合梁的斜截面受剪承载力,在拉压杆模型的基础上,建立了考虑FRP板与混凝土界面发生黏结滑移的FRP-混凝土组合梁拉压杆受剪承载力模型。该模型中,将配置在受拉区的FRP板简化为拉杆,而将变形非协调区的混凝土简化为压杆。为反映FRP与混凝土界面之间的黏结,建立了拉压杆节点区的破坏准则--界面剪应力达到最大黏结剪应力。为验证建立模型的有效性,对已有的试验梁进行了受剪承载力和斜裂缝开裂角度的计算分析。计算结果表明,建立的受剪承载力模型可以有效地预测组合梁的受剪承载力和斜裂缝开裂角度,与试验值吻合较好。     

基于抗剪抵抗机构的RC开洞剪力墙极限承载力分析

以建立基于抗剪抵抗机构和破坏模式的钢筋混凝土(RC)开洞剪力墙的极限承载力分析模型为目的,将开洞剪力墙的抗剪机构简化为:剪力墙洞口左侧倾角为θ2的斜向混凝土压杆a2、洞口右侧倾角为θ1的斜向混凝土压杆a1、混凝土压杆a1和a2范围内的纵横向分布钢筋四部分组成。基于剪力墙的压杆抵抗机构,推导了RC开洞剪力墙的极限承载力计算公式,并编制了计算程序,对20片不同配筋、不同几何尺寸和受力状态的RC开洞剪力墙进行了极限承载力分析,理论计算和试验结果吻合较好,可以得出该分析模型能够较好地反映RC开洞剪力墙的极限承载力特性,可供RC开洞剪力墙抗剪承载力验算参考。     

冷弯薄壁型钢开洞组合墙体抗剪性能研究

对4片足尺冷弯薄壁型钢组合墙体的抗剪性能进行了水平加载试验.通过建立考虑材料和几何非线性影响的有限元模型对试验试件的抗剪性能进行数值模拟.采用有限元方法对开有不同尺寸洞口的组合墙体的抗剪性能进行数值分析,提出了开洞组合墙体抗剪承载力的建议计算方法.结果表明:开洞组合墙体的破坏主要发生在洞口处;开有门、窗洞口的试件在墙面板角部出现45.方向的压溃和撕裂现象;当构造相同时,开洞组合墙体的抗剪承载力和抗侧刚度均随开洞率的增大而逐渐降低;提出的开洞组合墙体抗剪承载力的建议计算方法计算结果与ANSYS计算结果吻合较好,可供实际工程设计参考.     

腹筋对轻骨料混凝土深受弯构件受剪性能及尺寸效应影响的试验研究

完成对称集中荷载作用下的8根轻骨料混凝土深受弯构件及2根普通混凝土深受弯构件受剪性能试验,分析了腹筋配筋率及截面高度对破坏过程及形态、荷载 跨中挠度曲线、特征荷载、斜裂缝发展趋势、纵筋及腹筋应变等的影响机制与规律,重点明确了腹筋对深受弯构件抗剪承载力及尺寸效应影响的作用机理。为合理量化腹筋在传力机制中的贡献,建立以腹筋作为竖向拉杆的改进拉-压杆模型(STM),结合对典型压杆有效系数模型的分析和评价,验证了改进STM的有效性。试验结果表明：试件主要发生剪压破坏,其破坏形态与截面高度无关,腹筋可有效约束混凝土剥落;随腹筋配筋率增大,名义开裂/极限强度呈增大趋势,而最大斜裂缝宽度随之降低;腹筋可在抵抗斜截面内部分拉应力的同时对压杆形成有效侧向约束,削弱尺寸效应影响。计算结果表明：与简化STM相比,改进STM能够合理反映腹筋配筋率对受剪承载力的影响,基于ACI 318.19压杆有效系数的改进STM的预测值与试验值吻合良好。     

矩形开孔钢筋混凝土伸臂梁受剪性能试验研究

为方便设备管线通过,采用腹部开孔梁可有效降低楼层高度,但开孔会削弱梁的整体刚度,导致孔洞附近的应力及内力重分布十分复杂。为研究腹部矩形开孔的钢筋混凝土伸臂梁的受力性能,以正反弯矩比、孔洞位置、剪跨比及孔侧斜筋作为主要变量,对12根钢筋混凝土开孔伸臂梁和1根钢筋混凝土实腹伸臂梁试件进行了两点加载下的受剪性能试验。研究了各种参数对开孔伸臂梁的裂缝开展及破坏形态、应变分布、变形和受剪承载力等受力性能的影响。试验结果表明：正反弯矩比和孔心剪跨比改变了伸臂梁在孔洞附近的受力状态,导致破坏时孔侧呈现出不同的裂缝形态。配置孔侧斜筋后,孔侧混凝土和箍筋更好地发挥协同抗剪作用,试件的受剪承载力显著提高,裂缝开展和变形均得到有效的控制。利用混凝土开孔简支梁发生孔侧剪压破坏的受剪承载力公式对开孔伸臂梁的受剪承载力进行计算,并和试验数据进行对比可知,按开孔简支梁的算式对开孔伸臂梁的受剪承载力进行计算,计算结果与试验结果的平均比值为0.96,方差为0.07,结果偏于安全。     

梁板叠合构件斜截面受力性能试验研究

设计制作了9根梁板叠合构件和3根梁板整浇构件进行静力受剪性能试验,研究试件的开裂荷载、裂缝形态和发展规律、极限荷载及破坏形态等。结果表明:支座与加载点连线中部位置上的主要受力箍筋发生屈服,最终腹剪斜裂缝两侧混凝土产生明显错动,构件破坏,且均呈剪压破坏形态;叠合构件在最端部传剪器处会产生斜向支座方向的裂缝;叠合面上从构件端部至加载点范围产生水平裂缝;剪跨比对受剪承载力的影响大,箍筋间距对发生剪压、斜拉破坏的构件受剪承载力的影响较发生斜压破坏的试件明显。     

干缩裂缝对木梁承载力的影响

制作了4组带有不同深度纵向干缩裂缝的木梁进行三分点加载试验,观察试验现象并记录极限承载力。根据试验现象,结合有限元应力分析和木材双折线顺纹本构模型,推导出木梁由受弯破坏变为顺纹剪切破坏的裂缝临界指标,以及相应的极限承载力计算公式,并将推导所得承载力公式归纳简化成承载力下降系数曲线。将试验数据代入后,发现试验现象符合临界指标的判定,且根据承载力下降系数曲线得到的极限承载力理论值与试验值相符。     

碳纤维加固锈蚀混凝土梁短期疲劳性能研究

在不同荷载条件下,对8根钢筋混凝土梁进行试验,研究短期疲劳荷载作用下的变形、应力分布以及短期疲劳荷载作用后的力学指标。试验结果和分析表明:疲劳荷载对锈蚀钢筋混凝土梁的影响较大,明显降低试验梁的极限强度和延性;碳纤维加固后的锈蚀混凝土梁的极限承载力明显提高,且在破坏时具有良好的延性,承载力极限值可以提高22%～47%。碳纤维"U"形箍对试验梁的性能影响较大,没有粘贴"U"形箍的碳纤维加固试验梁在后期加载过程中,由于混凝土保护层的突然脱落而发生破坏。采用碳纤维材料加固后的较低锈蚀率的钢筋混凝土梁在经过短期疲劳荷载后依然能够具有良好的力学性能。     

钢-连续纤维复合筋嵌入式加固RC梁承载力分析

新型钢-连续纤维复合筋（SFCB）是一种以普通钢筋为内芯,外包纵向连续纤维的新型筋材。SFCB由于良好的力学性能、高耐久性和高性价比而在嵌入式加固中具有独特的优势。对SFCB嵌入式加固RC梁的承载力分析方法进行介绍,首先根据平截面假定及力的平衡,提出了SFCB嵌入式加固钢筋混凝土梁非粘结破坏时的受弯承载力计算方法;然后对嵌入式加固RC梁始于加载点附近开始的剥离破坏现象进行了理论分析,并给出了是否会发生粘结剥离破坏的判别方法和极限承载力的计算方法;最后,将计算结果与嵌入式加固RC梁试验结果进行了比较,认为该方法对破坏模式和极限承载力的预测均具有较好的精度。     

焊接栓钉型钢混凝土梁抗扭性能试验研究

为研究焊接栓钉型钢混凝土（SRC）梁的抗扭性能,设计了一套加载装置,完成9个试件的纯扭加载试验（其中焊接栓钉SRC试件7个,非焊接栓钉SRC和普通钢筋混凝土对比试件各1个）,考虑了栓钉位置、长度、直径和间距4个变化参数。通过试验,观察试件的受力破坏过程及形态,获取裂缝分布情况、扭矩-扭率曲线、开裂扭矩和极限扭矩等数据,分析各变化参数对其受力性能的影响规律。结果表明：纯扭作用下,SRC梁试件表面出现螺旋状裂缝而破坏,焊接栓钉试件较普通SRC试件,其螺旋裂缝细而密、承载力更高、延性更好;栓钉焊接在型钢腹板较焊接在翼缘更有利于提高抗扭性能;栓钉长度和直径对其受扭性能有一定影响,适当增大长度和直径能提高其抗扭承载力;最后提出改进叠加法的计算公式,计算值与试验值吻合良好。     

基于钢筋分离模式优化的RC深梁静力试验研究

钢筋应力渐进结构优化以钢筋单元应力为灵敏度,针对钢筋分布演化出接近钢筋满应力目标的最优拓扑,为钢筋混凝土(RC)深梁的工程配筋设计提供新方法.按照该方法完成RC简支深梁的优化配筋设计,并开展静力试验.试验过程中发现,随着荷载的增大,深梁表面弯曲裂缝充分开展,剪切裂缝得到有效控制,在达到峰值荷载后存在明显的持荷且变形大幅...     

不同加载速率下钢筋混凝土梁力学性能试验研究

利用MTS电液伺服试验系统对钢筋混凝土梁进行不同加载速率下的力学性能试验,采用位移控制的单调加载方式,加载速率分别为0.1mm/s、0.5mm/s、1.0mm/s、5.0mm/s和10.0mm/s,研究加载速率对钢筋混凝土梁力学性能的影响,分析加载速率对钢筋混凝土梁破坏形式、荷载-变形曲线的影响,及加载速率对钢筋混凝土梁的开裂、极限、破坏荷载,开裂、极限、破坏位移以及延性和耗能能力的影响。结果表明：随着加载速率的提高,钢筋混凝土梁的裂纹分布更加均匀,且宽度逐渐减小;钢筋混凝土梁的开裂、极限、破坏荷载,开裂、屈服、极限位移和位移延性系数都随着加载速率的增加明显增大;随着加载速率的增加,钢筋混凝土梁的耗能能力得到显著提高。     

锚贴钢板加固锈蚀钢筋混凝土梁试验研究

为了研究锈蚀钢筋混凝土梁采用钢板锚贴加固后的力学性能,设计了12根钢筋混凝土梁,以设计锈蚀率为10%进行电化学快速锈蚀。在锚贴钢板加固前进行预压试验,裂缝宽度控制为0.2mm。按保护层厚度分为3组,每组1根对比梁,其余3根分别按钢板厚度3、4、5mm进行锚贴钢板加固。加载对比试验研究表明:锚贴钢板加固锈蚀钢筋混凝土梁的跨中截面应变基本符合平截面假定,正常使用性能得到明显改善,且极限承载力亦有明显提高。锚贴钢板有效地减小了锈蚀钢筋混凝土梁的裂缝宽度和裂缝延伸高度,在相同保护层和锈蚀率相近时,钢板厚度增加3~5mm导致其挠度减小,且减小幅度为13%~51%。保护层厚度对加固梁的极限承载力影响不明显。