预应力及非预应力型钢混凝土框架受力及抗震性能试验研究

进行了两榀预应力型钢混凝土框架和非预应力型钢混凝土框架在竖向荷载及水平低周反复荷载作用下受力与抗震性能试验研究,研究结果表明：在型钢混凝土梁中采用预应力,可以有效地控制结构裂缝宽度,改善结构的正常使用性能;梁中施加预应力没有明显改变型钢混凝土结构优良的抗震性能,预应力型钢混凝土框架低周反复加载滞回曲线饱满,抗震性能优良;在型钢混凝土梁中施加预应力,可以充分发挥型钢与混凝土等材料各自的优势。在试验研究的基础上,提出了预应力型钢混凝土框架和型钢混凝土框架的三线型恢复力模型,并利用该恢复力模型进行了预应力型钢混凝土框架和型钢混凝土框架在低周反复荷载作用下的滞回性能分析,分析结果与试验结果吻合良好。     

有粘结预应力FRP筋混凝土梁抗裂计算方法

关于有粘结预应力FRP筋混凝土梁的抗裂度和裂缝宽度的计算问题,目前我国现行设计规范中尚无相关规定,ACI440.1R—06规范仅给出了非预应力FRP筋混凝土梁的最大裂缝宽度的计算方法。分别应用我国现行《混凝土结构设计规范》(GB50010—2002)和ACI318—05规范中适用于普通钢筋混凝土构件的抗裂度公式,计算了国内外30根有粘结预应力FRP筋混凝土梁试件的开裂弯矩。按我国《混凝土结构设计规范》计算的开裂弯矩值与试验结果吻合良好。考虑了FRP筋等效、FRP筋的粘结性能以及环氧涂层钢筋等的影响,对我国《混凝土结构设计规范》中有关受弯构件最大裂缝宽度的计算公式进行了修正。基于提出的修正公式和ACI440.1R—06规范对国内外24根有粘结预应力FRP筋混凝土梁的试验结果进行计算对比。分析结果表明,文中的计算值与试验结果更为吻合。     

预应力型钢混凝土简支梁受弯性能试验研究

预应力型钢混凝土梁是在普通型钢混凝土梁的基础上采用预应力技术的一种新型组合构件。基于13根预应力及普通型钢混凝土梁的受弯性能试验,分析了其受力过程、破坏形态、裂缝的开展与分布规律、刚度变化规律等。试验结果表明,预应力型钢混凝土梁比普通型钢混凝土梁具有更好的刚度和抗裂性能,裂缝开展得到较好的控制。基于改进综合内力法,建立了预应力型钢混凝土梁正截面受弯承载力及裂缝宽度计算公式,公式计算值与试验结果吻合良好。     

部分预应力混凝土框架扁梁裂缝控制验算探讨

通过算例阐述了二级抗裂要求的预应力混凝土框架扁梁在正截面裂缝控制验算中存在的预应力度较高，预应力筋用量较大，配筋率超出规范限值等问题。通过分析比较有关文献对裂缝控制的建议，结合工程设计，推荐了预应力混凝土二级抗裂要求的扁梁裂缝宽度限值和混凝土拉应力限制系数及扁梁配筋率的建议值。     

预应力型钢混凝土框架结构非线性分析

基于2榀大尺寸的预应力型钢混凝土框架的试验研究,利用通用有限元程序对预应力型钢框架试验进行非线性有限元分析,并将数值模拟结果与试验结果进行对比。结果表明,非线性分析可以较为准确地模拟试验的全过程。最后,对不同预应力度及不同相对受压区高度情况下预应力型钢框架极限状态时的内力重分布做了研究。试验结果与有限元结果均表明,在受...     

预应力型钢混凝土框架梁裂缝控制试验分析及计算

裂缝宽度控制的目的是保证结构的正常使用功能和结构耐久性能。在两榀预应力型钢混凝土框架竖向静力试验的基础上,对预应力型钢框架裂缝发生、开展和分布进行了详细的观测与分析。考虑次弯矩、次轴力的影响,基于现行混凝土规范的裂缝宽度计算原理,提出了全面考虑次内力的预应力型钢混凝土结构最大裂缝宽度计算公式,建议的计算公式概念明确,计...     

分离式套建增层框架在罕遇地震作用下抗倒塌性能研究

针对分离式套建增层框架侧向刚度分布不均匀的特点,研究了套建增层预应力钢筋混凝土框架、预应力型钢混凝土框架及巨型型钢混凝土框架在罕遇地震作用下的倒塌规律,并在现行规范基础上提出抗倒塌设计建议.此外,通过某工程实例对比分析了这三类套建增层框架的周期、出铰规律及弹塑性层间位移角等抗震性能指标,并进行经济性评价,结果表明分离式套建增层预应力型钢混凝土框架抗震性能较为优越且造价适中,宜在套建增层工程中得以推广应用.     

型钢混凝土及预应力型钢混凝土梁试验研究

预应力型钢混凝土梁(PSRCB)是在普通型钢混凝土梁(SRCB)的基础上采用预应力技术的一种新型组合结构,利用型钢混凝土技术提高混凝土结构的承载能力,利用预应力技术改善型钢混凝土结构在正常使用极限状态下的性能,从而发挥更好的结构综合效能.鉴于目前国内外对PSRCB进行的试验研究较少,本文对8根PSRCB和6根对比SRCB进行了全过程载荷试验.试验研究表明,与SRCB相比,PSRCB具有如下特点:较好的抗裂性能;同等M/Mu下,裂缝向上延伸高度和受拉钢筋应力大大减小从而使最大裂缝的宽度变小,裂缝闭合性能较好;承受外荷载前,存在反向挠度对正常使用性能有利,随着预应力度的加大极限挠度减小,且变形恢复性能较好;同等截面条件下,可以实现更高的正截面承载力.     

预应力型钢混凝土双坡框架抗震性能试验研究

为研究预应力型钢混凝土双坡框架的抗震性能和破坏机理，基于同等承载能力条件设计缩尺比为1∶4的1榀预应力混凝土双坡框架(PC-F)和1榀预应力型钢混凝土双坡框架(PSC-F),并对其进行竖向荷载和水平低周反复荷载共同作用下的加载试验，得到框架的裂缝开展和分布及破坏形态特征、滞回曲线、骨架曲线、延性、刚度退化、等效黏滞系数、总耗能和位移恢复能力等抗震性能指标。试验结果表明：同等承载力条件下，预应力型钢混凝土双坡框架具有更优越的抗剪能力和抗震性能；相较于预应力混凝土双坡框架，预应力型钢混凝土双坡框架的开裂荷载提高了70%;型钢的存在使得预应力混凝土双坡框架的破坏机制由两铰(柱-斜坡梁节点)破坏转变为四铰(柱-斜坡梁节点、斜坡梁-水平梁节点)破坏，每个塑性铰部位呈现典型的弯曲延性破坏特征；相较于预应力混凝土双坡框架，预应力型钢混凝土双坡框架滞回环近似梭形更加饱满，峰值荷载后承载力退化及刚度退化更加缓慢，位移延性系数、等效黏滞阻尼系数、总耗能分别提高了9.27%、30.6%、53.5%,位移恢复能力系数降低27.5%。     

预应力对新型核心钢管混凝土节点的影响分析

基于有限元软件ABAQUS,对核心钢管混凝土柱—预应力型钢混凝土梁组合框架节点进行了模拟分析,探讨了预应力对该类型节点在破坏模式与极限抗剪承载力等方面的影响,得出了一些有意义的结论。     

配置高强钢筋的混凝土梁裂缝试验研究

采用两点对称集中的同步分级加载方式,对8根配置500 MPa钢筋和4根配置400 MPa细晶钢筋的混凝土梁进行静力加载试验,观测试件的裂缝发展过程,了解此类构件的裂缝特点,为工程中推广应用500 MPa钢筋和400 MPa细晶钢筋提供试验依据。试验结果表明,配置500 MPa钢筋和400 MPa细晶钢筋的受弯构件裂缝发展规律与普通钢筋混凝土受弯构件基本相同,但在正常使用状态下,按照现行混凝土结构设计规范对此类构件进行裂缝宽度验算,计算值均大于试验值。同时,结合其它67根配置高强钢筋的混凝土梁试验数据,评估了现行混凝土结构设计规范裂缝宽度公式的适用性,并在该规范的计算模式基础上,提出平均裂缝间距及短期最大裂缝宽度计算的修正公式,修正公式的计算结果与试验结果符合较好。     

钢筋混凝土简支深梁压杆-拉杆模型试验对比分析

深受弯构件的拉压杆模型已经得到了广泛的认可。为研究混凝土深梁设计中采用的压杆-拉杆模型,进行了简支深梁集中荷载下的模型静载试验。试验设计依据为《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)中深梁的相关规定及美国《混凝土结构建筑规范》(ACI318M-05)中压杆-拉杆模型设计的相关规定,试验参数为剪跨比、配筋方式等。试验结果表明,深梁混凝土抗压强度软化系数β与剪跨比和分布钢筋配筋率有关;水平分布筋对于承载力的贡献大于竖向分布钢筋。根据试验结果比较,中国规范对于小剪跨比(λ≤1)深梁的设计有较大的安全储备,美国规范深梁设计中所采用的压杆-拉杆模型较为经济合理。     

钢筋混凝土界面抗剪承载力可靠度对比分析

对中国规范、美国规范及欧洲规范中钢筋混凝土构件界面抗剪承载力的可靠度进行了对比分析。分析中作用、材料强度和几何尺寸采用相关研究报告或相关文献提供的概率分布和统计参数,抗剪承载力计算模式不定性统计参数采用国内外127个钢筋混凝土构件抗剪承载力的试验结果与计算结果的分析值。结果表明:规范GB 50010—2002界面抗剪承载力的计算可靠指标最小,未能达到目标可靠指标要求;其余规范公式的计算可靠指标均能满足目标可靠指标要求,其中JGJ 1—91与EN 1992—1—1:2004公式的计算可靠指标较大,偏于保守;ACI 318—08的可靠指标介于中间并与目标可靠指标接近。     

美国规范ACI 318的裂缝控制方法评析

规范ACI 318是美国混凝土结构设计的重要指导性规范.本文讨论了该规范关于裂缝控制的理念和方法,主要分析了参数Z方法和现行美国规范限制钢筋间距的方法、各自背景及适用范围,并根据相关试验资料比较分析了GerglyLutz公式、Froseh公式及我国规范GB50010-2002裂缝宽度计算公式.     

国内外钢筋混凝土构件受剪承载力可靠度的对比分析

对我国、美国、欧洲和加拿大混凝土规范中钢筋混凝土构件受剪承载力的可靠度进行对比分析。分析中作用、材料强度和几何尺寸采用相关研究报告或相关文献提供的概率分布和统计参数,受剪承载力计算模式不定性统计参数采用国内外415个无腹筋和178个有腹筋钢筋混凝土构件受剪承载力的试验结果与计算结果的分析值。结果表明,对于无腹筋和有腹筋构件,我国规范受剪承载力的可靠指标均大于加拿大规范,小于美国和欧洲规范,其中,对于无腹筋构件,欧洲规范最大,对于有腹筋构件,美国规范最大。除集中荷载作用下我国、美国、欧洲和加拿大的无腹筋构件和均布荷载作用下我国的无腹筋构件受剪承载力的可靠指标不能满足目标可靠指标要求外,其他基本上能满足要求。     

配置高强钢筋的后张有黏结预应力梁短期裂缝试验研究

进行了29根配置500MPa级钢筋的后张有黏结预应力混凝土梁的受弯性能试验,获得了29组裂缝间距和96组短期裂缝宽度数据;收集了国内外29根后张有黏结预应力梁的裂缝试验数据。采用以上试验数据,分析了后张有黏结预应力混凝土梁的短期裂缝特征,并评估了GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中裂缝计算公式的适用性。研究结果表明：规范GB 50010—2010的短期裂缝计算方法仍适用于配置高强钢筋的后张有黏结预应力梁,按其公式计算的平均裂缝间距、平均裂缝宽度和最大裂缝宽度较试验值普遍偏大,二者之比的均值分别为1.086、1.313和1.263。因此,建议对GB 50010—2010规范公式部分参数进行修正,并建议将计算裂缝宽度明确为梁侧面最外排受拉钢筋中心处、钢筋应力取为最外排受拉钢筋的应力。通过参数回归分析,得到裂缝宽度的修正计算公式,并提出梁侧面最外排受拉钢筋中心处与受拉边缘、预应力筋中心处的裂缝宽度的换算关系式,建议公式的计算值和试验值符合较好。     

自密实混凝土无腹筋梁抗剪性能

为研究自密实混凝土无腹筋梁的抗剪性能和裂缝开展形态,进行了集中荷载作用下12根无腹筋钢筋混凝土简支梁(8根自密实混凝土和4根普通混凝土)的剪切破坏试验,变量为混凝土强度和剪跨比。探讨了《混凝土结构设计规范》(GB 50010―2010)、Zsutty拟合公式、美国规范(ACI318-11)抗剪承载力计算公式对自密实混凝土无腹筋梁抗剪承载力计算的适用性和准确性。收集了在集中荷载作用下的130根自密实混凝土和798根普通混凝土矩形截面无腹筋梁剪切破坏试验数据,将自密实混凝土和普通混凝土无腹筋梁抗剪承载力进行了对比。结果表明:自密实混凝土梁和普通混凝土梁的裂缝发展、破坏形态大致相同,自密实混凝土梁斜裂缝断面更为光滑;Zsutty拟合式计算结果与本文试验结果最接近;GB 50010—2010计算结果与本文试验结果也比较吻合,但偏于不安全;美国规范ACI 318-11计算公式偏差较大;自密实混凝土梁受剪承载力略低于普通混凝土梁。     

最小配箍率下钢筋混凝土简支梁受剪性能试验研究

为研究配置最小配箍率有腹筋梁的受剪性能,以配箍率、剪跨比和混凝土强度为变量,完成了集中荷载作用下36根钢筋混凝土简支梁(12根无腹筋梁和24根有腹筋梁)的受剪性能试验,对其裂缝发展、破坏形态、临界斜裂缝倾角、主斜裂缝荷载、受剪承载力及跨中挠度等进行了分析.结果 表明,最小配箍梁与无腹筋梁的裂缝发展、破坏形态差异较大,剪...     

基于试验数据的高强混凝土梁抗剪承载力计算方法Ⅰ.无腹筋梁

为了研究高强混凝土无腹筋梁抗剪承载力的计算方法,收集国内外关于高强混凝土无腹筋梁抗剪试验的抗剪承载力、混凝土强度、剪跨比、截面有效高度、受拉纵筋配筋率等试验数据,整理成包含291组数据的数据库。利用数据库中的实测数据对中国《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）、美国混凝土结构设计规范ACI 31-14和Zsutty提出的混凝土梁抗剪承载力公式用于高强混凝土梁的适用性进行评价,并分情况进一步研究中国规范公式,修正中国规范公式中的参数,得到一个新的公式。结果表明:3个公式用于高强混凝土梁时,Zsutty公式的预测结果最精确,中国规范公式的预测结果准确性次于Zsutty公式但好于美国规范公式;所得出的新公式较原规范公式更加适用于高强混凝土无腹筋梁。