疲劳荷载作用下植筋锚固粘结的滑移性能

为研究疲劳荷载对植筋拉拔承载力、粘结应力的影响,设计植筋直径为16~25 mm、锚固深度为10d~25d（d为植筋直径）的10组拉拔试件进行疲劳试验,试件经200万次荷载上限为0.45P_u的疲劳加载后均未破坏,施加静载至破坏。加载过程中测量植筋的应变、滑移和荷载。结果表明：疲劳荷载削弱了承载能力,试件经疲劳荷载作用后极限承载力下降,粘结应力的减小随循环加载次数增加呈对数发展趋势。分析了粘结应力与试件破坏形态的关系。对于拔出破坏的试件,达到一定植筋深度后,胶筋界面的粘结应力是控制试件破坏与否的主要因素。增加植筋直径和锚固深度,粘结应力峰值逐渐降低,沿锚固长度的应力分布曲线趋于平缓,提高了植筋整体受力性能。     

受弯植筋梁疲劳损伤试验研究

受弯状态下植筋结构疲劳损伤影响其失效机理的研究相比于静载拉拔试验方面的研究明显不足。通过比较3组不同植筋深度的受弯植筋梁疲劳试验结果,分析了疲劳与静载试验现象的异同。疲劳试验采用的应力比为0.56,试件经200万次循环加载后静力加载至破坏。分析疲劳试件挠度与循环加载次数的关系,得出不同锚固深度试件的疲劳变形计算式。研究试件应力-循环加载次数曲线,得到不同锚固深度试件经疲劳加载后的应力计算式。结果表明:随植筋深度增加,疲劳加载对试件变形、应力的不利影响在逐渐减小;疲劳加载对植筋梁造成的损伤集中在前50万次循环加载。与静载试验相比,疲劳加载会使试件破坏形态发生改变,疲劳荷载使得植筋端头处成为新的薄弱位置。疲劳加载时,植筋深度达到25d时钢筋才会屈服,试件发生塑性破坏。     

混凝土化学植筋锚固性能的试验研究

进行了植筋锚固试件的单向拉拔试验,通过测量在不同荷载等级下的钢筋滑移、钢筋应变分布并通过观察试件受力破坏过程,归纳植筋锚固的破坏模式,探讨粘结锚固的机理,寻找粘结应力分布规律,研究粘结滑移本构关系。建议在正常使用极限状态设计中,植筋锚固拉力位移曲线可采用四阶段模式,给出了粘结滑移本构关系的基本形式,可用于植筋锚固的有限元非线性分析。     

疲劳荷载作用下植筋混凝土梁植筋端头受剪性能研究

为研究植筋端头受剪性能,本文设计6根植筋深度分别为L=625mm和L=500mm的试验梁,采用受拉主筋搭接区钢筋混凝土梁集中力加载的受弯试验方法,先进行预加载然后疲劳与静力交替加载,200万次疲劳后静载破坏。试验结果表明,植筋深度L=500mm的试验梁植筋端头最终发生脆性破坏,植筋深度L=625mm的试验梁植筋端头发生弯剪破坏,且不同植筋深度的试验梁主要破坏位置均为植筋端头处,得出植筋端头所处的截面属于薄弱面,存在因应力集中而导致的削切作用。从植筋端头箍筋的应力来看得到的最终结果是相同植筋深度不同加载频率低频加载对植筋端头的损伤要高于高频加载,由于疲劳荷载对钢筋混凝土梁植筋端头的累积损伤,使得端头箍筋剪切方向的应力呈非线性变化,走势随荷载的增加而减缓。     

钢筋混凝土梁纯弯段植筋试验研究

植筋技术目前相关的计算公式和技术规程仍然是建立在单向拉拔试验结果的基础上,单向拉拔试验中植筋的受力不能充分反映实际工程中植筋的真实受力状态。本文设计制作了8根采用植筋技术进行受拉主筋搭接的钢筋混凝土梁,全部试验梁承受静力荷载至破坏。文中给出了相关的试验结果,并按普通钢筋混凝土适筋梁正截面平衡条件进行计算,求出钢筋混凝土植筋受弯构件的极限承载力,并将试验结果与之进行比较。对植筋技术在结构加固和建筑改建中的应用提出了若干建议。     

混凝土植筋受冲击后粘结性能试验研究

进行了混凝土植筋在落锤冲击荷载作用后的粘结锚固性能试验。试件按植筋深度的不同分为4组,每组试件分别进行了静力拉拔试验和5种冲击加载工况试验,冲击荷载峰值为同组试件静力极限拉拔力的0.6~1.5倍,试件在承受冲击力作用后再进行静力拉拔试验。结果表明,植筋深度小于临界锚固长度的试件,承受较大冲击荷载后试件的承载力即完全丧失,承受较小冲击荷载后试件的承载力虽未完全丧失,但延性大幅度降低;对于植筋深度相当于临界锚固长度的试件,承受冲击荷载后试件仍有较大的抗拉拔承载力,但延性降低较大;当植筋深度大于临界锚固长度时,试件在承受冲击荷载后仍有良好的抗拉拔承载力和延性。     

种植钢筋粘结应力与粘结强度试验研究

种植钢筋技术是钢筋混凝土结构加固改造有效的钢筋锚固技术,基于植筋试件拉拔试验。对植筋粘结应力和平均粘结强度及其影响因素进行研究,并采用二次指数函数分析了锚筋轴力及粘结应力的空间分布。     

中低周疲劳荷载作用下小直径钢筋植筋锚固性能试验研究

植筋技术广泛应用于建筑结构加固与改造工程中,但面对复杂多样的实际工程需要,植筋技术相关研究尚需不断拓展。试验设计共24个植筋深度为10d、15d、20d的CGM混凝土试件,对C6、C8两种小直径钢筋在中低周疲劳荷载作用下植筋锚固性能进行研究。结果表明:轴向拉拔荷载与植筋深度相同时,疲劳荷载使胶筋界面滑移量显著增大且滑移速率加快。实测得到了植筋试件的荷载—轴向应变曲线,分析得出疲劳荷载、植入深度对植入端受荷分布的影响,提出了小直径钢筋植筋在疲劳荷载工况下工作时,可通过适当增加植筋深度使植入端受荷均匀,以达到减小胶筋滑移,避免粘结破坏,提升锚固性能的目的。     

配置碳纤维预应力筋的钢纤维活性粉末混凝土无腹筋梁疲劳性能试验研究

对6根仅配置纵向CFRP预应力筋的钢纤维活性粉末混凝土（RPC）无腹筋梁试件进行了静力和疲劳试验,研究了RPC钢纤维含量、疲劳荷载水平、加载方式等参数对其疲劳性能的影响。结果表明：疲劳荷载作用下梁试件发生剪切破坏;无论是承受静力荷载还是疲劳荷载的梁试件,都不宜过高估计钢纤维的作用而取消抗剪腹筋;提高钢纤维含量可以显著改善梁试件的疲劳性能,钢纤维含量为3%的CFRP预应力筋RPC无腹筋梁,若RPC的主拉应力小于其抗拉强度的50%,可免于疲劳破坏;经回归分析,给出了试验梁的刚度退化方程及RPC主拉应力与疲劳寿命关系方程。     

预制装配式结构中预留孔钢筋浆锚搭接的试验研究

提出一种焊接预留孔钢筋浆锚搭接连接技术,通过对36个钢筋浆锚搭接连接试件的拉拔试验,研究其破坏形态、荷载-试件变形曲线以及裂缝发展过程等。试验中,33个试件为钢筋拉断破坏,3个搭接长度为0.3ll的试件发生了锚固破坏,且锚固破坏的试件出现了纵向贯穿劈裂裂缝。研究表明:该连接方式性能良好,可显著减小钢筋搭接长度。     

高强钢筋高强混凝土梁静力和疲劳性能试验研究

通过9根配有新Ⅲ级钢的高强混凝土梁和4根配有Ⅱ级钢的混凝土梁的静载和等幅疲劳荷载试验,分析研究了高 强混凝土梁的变形性能和疲劳特性。试验结果表明,在高强混凝土梁中应用高强钢筋,可以使两者的性能得以充分发挥, 不仅承载力大幅度提高,而且能较好的满足正常使用极限状态的要求。高强混凝土受弯构件在疲劳荷载作用下刚度降低, 裂缝宽度增大,其变化规律和受压区混凝土应变的增加规律基本一致。疲劳荷载作用N次后构件的裂缝宽度,可根据初 始裂缝宽度和受压区混凝土应变增长系数来计算。根据试验分析,得到了高强混凝土梁在疲劳荷载作用下的截面应力、裂 缝宽度及高强钢筋S-N曲线试验回归公式,可为高强混凝土梁设计提供一定的参考。     

混合配筋混凝土梁抗弯疲劳试验

为了研究混合配筋(混合配置FRP筋和钢筋)混凝土梁的抗弯疲劳性能,设计了4根混合配筋混凝土梁(1根梁承受静力荷载,3根梁承受等幅疲劳荷载),进行了疲劳试验。结果表明:混合配筋混凝土梁抗弯疲劳破坏始于受拉钢筋的疲劳断裂,GFRP筋断裂或者基体开裂剥落,随后压区顶部混凝土压碎; 破坏时纯弯段出现1条或2条主裂缝,钢筋疲劳断口光滑,未出现静力拉断时的屈服和颈缩现象; GFRP筋疲劳破坏未出现静力受拉破坏时纤维“扫帚”型破坏模式; 疲劳加载后构件产生不可恢复的残余挠度,残余挠度随着疲劳次数和疲劳上限荷载的增加而增大; 疲劳过程中纯弯段基本不出现新裂缝,均是沿已有初始裂缝扩展; 基于有效惯性矩法的刚度计算值和基于刚度解析法的刚度计算值均大于试验值,偏于不安全; 基于EN 1992-1-1:2004提出的刚度预测模型相对偏差均在10%以内,且刚度计算值小于试验值,偏于安全。     

静载与钢筋锈蚀共同作用对再生混凝土梁受弯性能影响

为研究静载与钢筋锈蚀共同作用下再生混凝土梁的受弯性能,考虑3种再生粗骨料取代率（0、50%、100%）及4种静载水平（0、0.2Mu1、0.4Mu1、0.6Mu1,Mu1为对比梁的受弯承载力）的组合,共设计了9根再生混凝土梁进行加速锈蚀试验与静力加载试验。试验结果表明：当再生粗骨料取代率由0%增加到100%时,纵向受拉钢筋最大质量损失率与平均质量损失率分别增大了12.1%和9.5%;对于再生粗骨料取代率为50%的锈蚀梁,当静载水平由0增加到0.6Mu1时,纵向受拉钢筋最大质量损失率与平均质量损失率分别增大了43.5%和60.6%,加载破坏时梁受拉裂缝数量减少了21.4%,梁底面受拉裂缝平均间距增大了29.8%,梁屈服荷载与极限荷载分别降低了13.8%和10.4%,屈服挠度与极限挠度分别降低了17.0%和21.2%;当纵向受拉钢筋质量损失率低于7%时,其与周围再生混凝土之间能保持有效黏结,锈蚀再生混凝土梁加载时发生弯曲破坏;锈蚀再生混凝土梁的承载力随再生粗骨料取代率的增加而降低,而跨中挠度随再生粗骨料取代率的增加而增大,但总体上变化幅度不大;正常使用荷载范围内,平截面假定适用于未锈蚀与锈蚀再生混凝土梁。     

Fatigue tests on straight steel–concrete composite beams subjected to hogging moment

This paper describes the fatigue behavior of composite steel and concrete beams subjected to negative bending moment. Fatigue tests with repeated load limited to initial cracking and stabilized cracking, were performed on two steel–concrete composite beam substructures respectively. Test results indicated that when the repeated load was equivalent to the initial cracking load, the fatigue test had only limited influence on beam stiffness or crack patterns. However, when the repeated load was equivalent to the stabilized cracking load, a number of residual cracks occurred in the initial static test and the beam became less stiff as the load cycles increase. Failure of the bond between studs and surrounding concrete was confirmed in intermediate static tests; flexural stiffness of studs became smaller as the increase of load cycles. In addition, final static tests were performed on fatigue test specimens and another specimen without fatigue test. The comparison indicated that when the repeated load was larger than the initial cracking load, fatigue test could decrease beam stiffness and its ultimate load carrying capacity.     

负弯矩作用下钢-混组合梁的疲劳试验

介绍了钢-混组合梁在负弯矩作用下的疲劳性能。在两个钢-混组合梁结构上分别进行循环荷载下的疲劳试验,并只局限于初始开裂和稳定开裂。试验结果表明,循环荷载与初始荷载相等时,疲劳试验对梁刚度与裂缝形态的影响有限。然而,当循环荷载与稳定开裂荷载相等时,在初始静态试验时产生了大量的残余应力,造成了破裂,且梁的刚度减小而荷载周期增加。中期的静态试验证实了栓钉与周围混凝土的连接失效,栓钉的承载力随着荷载周期的增加而减小。此外,对经过疲劳测试的样本与未经过疲劳测试的样本进行最终的静态测试发现,循环荷载大于初裂荷载时,疲劳试验会降低梁的刚度及极限承载力。     

预应力再生混凝土叠合梁受弯性能试验研究

为研究无黏结预应力再生混凝土叠合梁构件的受弯性能,以再生混凝土在叠合梁中的位置、叠合层高度、构件的配筋率为参数,对1根预应力普通混凝土整浇梁、1根预应力再生混凝土整浇梁和6根预应力再生混凝土叠合梁构件进行弯曲加载试验,分析了试验梁构件的受力过程和破坏形态,探讨了各参数对试验梁构件极限承载力的影响.基于试验数据,对承载力...     

纤维束编织网增强混凝土加固钢筋混凝土梁疲劳破坏试验研究

为研究纤维束编织网增强混凝土加固钢筋混凝土梁的疲劳性能,首先制作10根钢筋混凝土梁试件,并对其中的9根用纤维束编织网增强混凝土进行加固,1根作为对比梁未进行加固,然后采用三分点弯曲加载对试件施加疲劳荷载。试验研究了加固方式、配网率、配筋率、损伤程度等4个因素对加固梁的疲劳裂缝扩展及变形发展的影响。试验结果发现：纤维束编织网增强混凝土加固可以显著提高RC梁的受弯疲劳寿命。加固梁的裂缝数量多于非加固梁,裂缝宽度小于非加固梁。在疲劳荷载作用下,加固梁的裂缝及挠度发展都呈现初始发展、稳定发展、迅速发展三个阶段。针对加固形式,三面加固对斜裂缝的控制优于单面加固。加固前的静力损伤会影响加固梁的裂缝宽度,静力损伤越大,疲劳加载时的裂缝宽度越宽。配网率会影响加固梁最终破坏时的挠度,当配网率大于某一值时,加固梁最后破坏时的挠度明显增加;配筋率的增加可以延长挠度的稳定发展阶段。最后通过回归分析,得到了加固梁的疲劳刚度的算式,由该式计算的结果与试验结果符合良好,可为工程使用提供理论依据。     

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。     

GFRP筋活性粉末混凝土梁受力性能试验研究

为了研究GFRP筋活性粉末混凝土梁的受力性能,对8根梁进行三分点加载试验,获得了试验梁的开裂弯矩、极限弯矩以及各级荷载作用下的变形及裂缝分布与开展。试验结果表明：活性粉末混凝土试验梁纯弯区段开裂应变 (750×10-6) 约为普通混凝土梁的7倍,开裂弯矩及截面塑性系数计算应考虑纵向受拉GFRP筋的有利影响。GFRP筋活性粉末混凝土梁正截面受弯破坏形式可分为纵向受拉GFRP筋被拉断而受压边缘活性粉末混凝土未被压碎的受拉破坏,受压边缘活性粉末混凝土被压碎(5500×10-6)而纵向受拉GFRP筋未被拉断的受压破坏,以及纵向受拉GFRP筋被拉断的同时受压边缘活性粉末混凝土被压碎的界限破坏等三种。对于受压破坏可按拉区应力为0.25倍活性粉末混凝土抗拉强度来考虑拉应力对正截面受弯承载力的贡献。对于受拉破坏则基于材料应力-应变关系通过数值积分迭代计算正截面受弯承载力。刚度及裂缝宽度计算的关键是合理计算使用阶段GFRP筋的拉应力,在计算GFRP筋拉应力时所用弯矩应为外荷载弯矩减去拉区活性粉末混凝土拉应力合力对压区合力点的弯矩。图9表12参10