FRP筋混凝土梁受弯正截面承载力可靠度评估

将JC法与Monte Carlo随机抽样方法结合,对ACI 440.1R-03技术报告(简称ACI指南)和ISIS设计手册3(简称ISIS指南)中正截面受弯承载力的设计条款进行了可靠度评估.研究表明,对于两指南,混凝土强度和FRP筋特性分别是影响混凝土压碎破坏模式和FRP筋拉断破坏模式下抗力均值及其方差最重要的影响因素.可靠度水平在两种不同破坏模式之间将会发生跳跃,但在各自破坏模式状态下,可靠度水平基本不随FRP筋相对配筋率的变化而变化.对于ACI指南,不同FRP筋对应的可靠度水平相差不大,均偏于保守,而对于ISIS指南,相差悬殊的FRP筋强度折减系数也导致可靠度水平相差较大,CFRP筋拉断破坏模式对应的可靠度指标明显低于混凝土压碎破坏情况,无论何种破坏模式,配置GFRP筋情况下的可靠度水平过高.     

FRP筋混凝土受弯构件挠度可靠度分析

依据蒙特卡洛法可靠度计算理论,借助MATLAB工具,基于规范给出的挠度正常极限状态下的功能函数,通过具体计算实例,逐一改变跨度、高度、配筋率、混凝土等级,分析各随机变量对挠度可靠指标的影响。计算结果表明:对FRP筋混凝土受弯构件挠度可靠指标的影响由大至小依次为配筋率、弯矩效应比、截面高度、有效跨度、混凝土强度;配筋率应作为FRP筋受弯构件设计的重要指标,控制在0.5%左右;控制FRP混凝土受弯构件的跨高比能有效增加挠度控制的可靠指标。     

FRP配筋混凝土结构可靠度设计

从FRP材料性能参数的概率预测到混凝土构件的可靠度分析,回顾了FRP配筋混凝土结构可靠度研究的国内外现状.由回顾可知,目前各个方面的相关研究工作才仍处于起步阶段,许多有关FRP的抗力折减系数和材料强度折减系数大多建立在对混凝土结构设计规范中系数修正的基础上,没有经过严谨的可靠度研究,在工程实践中存在一定的盲目性;有些折减系数过于保守的取值既造成了材料的大量浪费,在某些情况下又不一定能提高构件的可靠度水平;对于脆性材料FRP的引入所带来的潜在危险性的认识还不充分.为了使得研究工作更具有系统性和合理性,研究工作必须在基于概率的设计理论框架中进行,如:建立完整FRP基本力学性能参数统计数据库,分析各种可能失效模式的可靠性,充分考虑多种因素对目标可靠指标取值的影响,发展FRP加固混凝土构件时变可靠度计算方法,研究FRP对加固后体系可靠度的影响以及从可靠度角度控制使用阶段设计,等.     

FRP筋混凝土梁正截面受弯承载力模型分析

结合国内外328组FRP筋混凝土梁受弯试验数据,系统分析了我国规范(GB 50608-2010)、美国规范(ACI 440.1R-15)、加拿大规范(ISIS manual 2007)和意大利规范(CNR-DT 203/2006)的承载力计算模型,对比了各国规范计算结果的准确性和离散程度.通过对受压破坏试件参数ρ_f/ρ_(fb)和c_b/x_(exp)进行回归分析,建立了等效矩形受压区高度x的经验公式,改进了受压破坏FRP筋梁承载力计算公式,并给出了使计算结果具有95%保证率的强度修正系数.结果表明:在ρ_fρ_(fb)和ρ_(fb)≤ρ_f1.5ρ_(fb)两种情况下,各国规范计算值与试验值吻合良好;当1.5ρ_(fb)≤ρ_f时,各国规范计算值均偏保守.与以上规范计算公式相比,该文建议公式的计算值与试验值更为接近.     

单筋圆形截面受弯构件正截面强度计算

本文用等效部分钢环法,推导出单筋圆形截面受弯构件正截面强度计算的实用公式,并通过对钢筋砼钻(挖)孔灌注护坡桩实例分析,论证了本文建议计算方法的合理性.     

FRP筋混凝土受弯力学性能预测模型

对五根配有GFRP筋的混凝土梁进行了三分点静力加载试验,研究在不同荷载水平下的裂缝开展情况、纯弯段的曲率以及跨中最大挠度的变化规律.在此基础上,考察了混凝土受弯构件挠度计算中的有效惯性矩法和曲率法.比较结果表明,基于有效惯性矩的计算公式仅能较好地预测低荷载水平下梁跨中挠度的发展情况,随着荷载水平的提高,预测误差变得越来越明显.曲率法中的全曲率法(CCA)预测的跨中挠度变化规律与试验数据最为接近,但CCA法过于繁琐,不适于工程计算.CCA法的简化形式-SCA法在预测截面应变发展规律方面与CCA法同样具有较好的精度,在预测梁跨中挠度方面,SCA法的精度略优于有效惯性矩法.     

混凝土受弯构件经FRP加固后正截面承载力计算

根据用不同纤维材料(布、板)加固的钢筋混凝土受弯构件的大量试验结果,对其失效形式、承载力极限标志、界限判别进行了讨论．基于目前常用纤维具有相似的力学性能,根据平截面假设和极限平衡原理,列出了适用于各种纤维加固后钢筋混凝土构件的正截面受弯极限承载力计算的统一公式,其计算结果与国内外50余件受弯构件的试验结果吻合较好．还对该类加固构件承载力设计值进行了讨论,供工程设计及有关规程编制参考．     

FRP筋混凝土受弯构件裂缝控制可靠度分析

中美两国纤维增强复合材料(fiber reinforced polymer,FRP)混凝土结构设计规范在裂缝控制标准方面存在显著差异,运用蒙特卡洛法对两国规范关于裂缝控制标准的可靠度指标进行了计算分析和比较。计算结果表明:荷载比对两国规范裂缝控制标准的可靠度水平影响均十分显著,裂缝宽度限值、有效配筋率以及其他参数对我国规范裂缝控制标准的可靠度水平影响较小,当裂缝宽度限值为0.5 mm时,我国规范裂缝控制标准的可靠度指标平均较美国规范偏高46%。建议针对我国FRP混凝土结构设计规范,采用频遇组合代替标准组合计算FRP筋混凝土构件的裂缝宽度。     

受弯构件正截面承载力计算分析

现行的水工混凝土规范与混凝土规范分别用于水工结构和混凝土结构设计中,在计算中两者存在着不少的差异。结合实际工程从材料强度、荷载分项系数等方面入手,对受弯构件正截面承载力进行分析,量化了两规范对工程实际的影响程度。     

碳纤维布加固钢筋混凝土梁的受弯承载力计算

采用国家标准《混凝土结构设计规范GB50010 2002》附录C规定的混凝土单轴本构关系,并考虑加固构件的二次受力效应,提出碳纤维布加固钢筋混凝土受弯构件的抗弯承载力实用算法.利用赵彤、吴刚等人给出的试验加固梁进行验算,理论计算与实验数据符合较好,表明本算法可供工程设计参考.     

二次受力下FRP筋内嵌加固混凝土梁抗弯承载力分析

为研究二次受力对纤维增强塑料筋（FRP）内嵌加固（NSMR）混凝土梁抗弯极限承载力的影响,通过5根混凝土梁的静力加载试验,对在不同二次受力程度影响下的内嵌加固梁极限弯矩进行了研究.分析结果表明：随着初始弯矩的增大,对加固梁的极限承载力影响程度越大,由于不考虑二次受力影响所引起的计算误差就越大,所以当被加固梁的初始弯矩处于开裂弯矩区间时,可忽略二次受力带来的影响;当初始弯矩超过开裂弯矩时,则二次受力的影响不可忽略.     

海洋环境侵蚀作用下混凝土梁抗弯性能试验研究

试验研究了某海港码头足尺锈蚀混凝土梁的材料力学性能和抗弯承载能力,分析了混凝土梁在海洋环境中的耐久性失效问题,提出了锈蚀混凝土梁的弯曲破坏失效机理,建立了足尺锈蚀混凝土梁的三维有限元模型,并对不同锈蚀程度的混凝土梁进行锈蚀模拟.电化学加速试验结果证明了该模型的合理性.     

高温下钢筋混凝土梁的时变可靠性分析

混凝土结构在高温作用下,结构的力学性能会发生较大劣化.结构性能的劣化使得结构的实际可靠度比设计可靠度低.考虑了高温下塑性区混凝土对结构抗力的贡献,提出了一种简便可行的钢筋混凝土构件抗力随受火时间变化的模型及火灾作用下可靠性指标的分析方法.采用一次二阶矩方法计算了可靠度指标,以评估在ISO834标准升温曲线作用下混凝土结...     

层布式纤维混凝土弯曲疲劳性能研究

研究了在相同的混凝土配合比情况下,对选用相同的钢纤维的层布式钢纤维混凝土和层布式混杂纤维混凝土的小梁进行弯曲疲劳试验,比较了两者各级应力水平下的平均疲劳寿命;并通过对试验结果进行统计分析,运用两参数威布尔分布拟合不同应力水平下两者的疲劳寿命,得出其特点和规律,回归出不同存活率的双对数疲劳方程.     

钢筋混凝土梁受剪承载力计算公式的研究

基于《规范》(JTG D62-2004)第5.1.1条的规定、钢筋混凝土梁受剪承载力的试验成果和《统一标准》(GB/T50283-1999)的规定,对《规范》中钢筋混凝土梁的受剪承载力计算公式进行了分析.分析表明,该计算公式中使用立方体抗压强度标准值是欠妥当的,且该计算公式的可靠指标计算结果不符合《统一标准》的规定.同时以与现行《规范》中的计算公式相协调以及满足《统一标准》中目标可靠指标的要求为原则,提出了钢筋混凝土梁受剪承载力的计算公式,并进行了相关分析.分析表明,建议的计算公式满足《统一标准》的规定.     

型钢混凝土梁正截面受弯承载力计算理论的对比分析

文章在介绍型钢混凝土梁正截面受弯承载力的计算理论的基础上,阐述了我国两部型钢混凝土结构设计规程中有关型钢混凝土梁正截面受弯承载力的计算理论,并结合型钢混凝土梁正截面受弯承载力的试验数据和工程实例对两部规程中的型钢混凝土梁正截面受弯承载力的计算方法和计算结果进行了对比分析.基于对比分析结果,提出了工程应用时两部规程的选用原则及其适用范围.在两部规程没有按现行的《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB50068-2001)的要求进行修订之前,基于该统一标准对结构可靠度的要求,提出了现阶段使用两部规程时的具体措施.     

火灾下FRP筋混凝土柱性能

为了深入了解FRP筋混凝土柱的抗火性能.采用有限元方法分析了火灾作用下FRP筋混凝土柱的温度场和力学性能.研究结果表明,通过减小配筋率或增大截面尺寸可以提高柱的抗火性能,存在一个最佳保护层厚度使柱的抗火性能达到最佳.通过对结果进行分析,拟合出关于配筋率和截面尺寸的耐火时间公式.通过与已有试验对比,验证了该有限元模型的有效性.