高强混凝土梁抗剪性能研究现状及展望

改善高强混凝土梁的抗剪性能对提高结构安全性具有重要意义。总结了近十几年来国内外对高强混凝土梁、型钢高强混凝土梁及预应力高强混凝土梁抗剪性能的研究现状及存在且亟需解决的主要问题。结合预应力钢筋、型钢和超高强混凝土的优点,对预应力型钢超高强混凝土梁的可行性及优越性进行了展望。     

腐蚀预应力混凝土梁抗剪性能试验

为研究预应力筋腐蚀对预应力混凝土梁抗剪性能的影响,设计制作了4片预应力混凝土梁,采用外加恒电流法对单侧弯剪区局部预应力筋进行了快速腐蚀,并对不同锈蚀程度混凝土梁进行了抗剪试验,分析了预应力筋腐蚀对梁开裂、变形、钢筋受力、破坏形态以及抗剪承载力的影响,并在试验基础上对锈蚀PC梁抗剪承载力计算方法进行了探讨。结果表明:相同剪跨比下预应力筋腐蚀对混凝土梁的破坏形态影响很小,但对构件裂缝发展影响较大,引起开裂荷载显著降低;开裂前,预应力筋腐蚀对其刚度影响较小;开裂后,腐蚀引起刚度退化较为明显;预应力筋腐蚀导致相同荷载下箍筋、纵筋应变增大,构件抗剪承载力退化;预应力筋腐蚀率为3.2%,7.9%,13.2%的混凝土梁抗剪承载力分别下降5.8%,9.1%,15.5%;考虑腐蚀预应力筋截面减小,采用《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)公式对PC梁抗剪承载力计算具有较高的计算精度。     

500MPa钢筋高强混凝土无腹筋梁抗剪试验研究

为了研究高强钢筋高强混凝土无腹筋梁抗剪性能,进行了6根不同剪跨比梁在集中荷载下抗剪性能试验。观察了试件从裂缝出现到失去承载力全过程的试验现象,分析了试件在各级荷载下的纵筋应变值、挠度值以及抗剪承载力。将抗剪强度试验结果与GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》计算结果进行了比较分析,结果表明:借用GB 50010—2010公式计算小剪跨比和大剪跨比的无腹筋双高钢筋混凝土试件梁抗剪强度与实测抗剪强度出入较大。     

体外预应力预制节段高强混凝土梁抗剪性能的试验研究

体外预应力预制节段高强混凝土干接缝梁(下文缩写为ETDJ-PHCSBs)凭借自重轻、施工便捷的优势,已经成为多数工程快速施工的有力竞争方案。在已有的研究中,针对预应力预制节段混凝土梁的抗弯性能的研究较多,针对其抗剪性能的研究相比较为匮乏,对ETDJ-PHCSBs的研究更少,而对于预应力预制节段梁而言,其抗剪性能较为薄弱,是桥梁设计中不容忽视的关键。本试验对包括1根体外预应力高强混凝土整体式简支T梁和4根体外预应力预制节段预应力高强混凝土简支T梁进行了四点加载抗剪试验研究。试验以施工方法、混凝土强度和剪跨比为主要研究参数。试验结果表明:提高混凝土强度可以有效地提高ETDJ-PHCSBs的抗剪承载力。所有试验的试件的剪跨比均与抗剪强度成反比,同等条件下,剪跨比越大,则试件的抗剪承载力越低。本研究成果可供桥梁设计借鉴和参考。     

CFRP筋增强混凝土梁抗剪性能试验

针对桥梁和建筑结构中大量使用的碳纤维筋（CFRP）增强混凝土梁的抗剪性能,首先设计箍筋间距和剪跨比不同的3根足尺CFRP筋增强混凝土梁试件,并基于规范要求给出其抗剪性能测试试验工况和加载模式;然后,观察不同工况下试件在两点集中加载方式下裂缝的产生和发展过程,总结归纳CFRP筋混凝土梁的失效模式和破坏特征;同时,由CFRP纵向受力筋和CFRP箍筋的荷载—应变关系及CFRP筋混凝土梁的开裂荷载、极限荷载和荷载–挠度曲线的变化情况,分析研究CFRP筋混凝土梁承载能力和变形性能随剪跨和箍筋间距的变化规律;最后,分析剪跨、箍筋间距等影响因素对CFRP筋混凝土梁裂缝宽度、裂缝数量及裂缝分布的影响规律。结果表明：CFRP筋混凝土梁的剪切破坏由弯剪区贯通斜裂缝发展所致;CFRP箍筋配箍率和剪跨比对开裂荷载影响显著,箍筋配箍率越大,试验梁斜截面开裂荷载和极限破坏荷载增加,但是剪跨比越大梁承载力则明显降低;梁的挠度–荷载曲线呈两段式线性分布,梁破坏时变形明显,裂缝宽度较大,高强CFRP箍筋强度发挥有限。     

预应力高强混凝土有腹筋T形截面梁抗剪承载力试验研究

对8根预应力高强混凝土和1根普通混凝土有腹筋T形截面简支梁的抗剪强度进行了试验研究。观察了有腹筋T形截面梁在不同参数变化下梁的斜向裂缝开裂特点和破坏形态;结合清华大学21根预应力高强混凝土(fcu=62.7~84.3MPa)无腹筋和有腹筋简支梁的试验研究,综合分析了混凝土强度、剪跨比、预应力度(预压比)、配箍率和纵筋配筋率对抗剪强度的影响及变化规律,通过对66根混凝土强度变化范围为fcu=25.5~84.3MPa的非预应力和预应力混凝土梁回归统计分析,提出了适合于上述混凝土强度范围内、在集中荷载作用下简支梁(T形或I字形截面)抗剪承载能力的建议公式。     

高强轻骨料混凝土无腹筋梁抗剪承载力研究

为了进一步评价我国现行的《轻骨料混凝土结构技术规程》(JGJ 12—2006)中无腹筋梁抗剪承载力计算公式对于高强轻骨料混凝土的适用性,收集整理了公开发表的186根无腹筋轻骨料混凝土梁试验结果,着重研究了混凝土强度、剪跨比、纵筋率、混凝土密度等因素对抗剪承载力的影响规律。在此基础上,采用中、美、日规程或规范提供的抗剪承载力公式以及部分建议公式对试验结果进行了预测分析对比,对各计算公式的准确性进行了定量评价,提出了修正的无腹筋轻骨料混凝土梁的抗剪承载力计算公式。结果表明,修正的公式对于轻骨料混凝土无腹筋梁抗剪承载力的预测更加准确。     

高强混凝土梁抗剪强度的有限元研究

结合 1 8根立方体抗压强度为 1 0 0～ 1 5 0 MPa的高强混凝土有腹筋约束梁 ,在集中荷载作用下抗剪性能的试验研究。利用高强混凝土的各种基本物理力学性能参数 ,以非线性有限元分析为基础 ,采用较为完善的非线性本构模型和破坏准则 ,编写了高强混凝土有腹筋约束梁抗剪强度有限元分析程序以模拟试验。在非线性有限元分析模拟试验结果和已有试验实测数据的基础上 ,统计回归出了高强混凝土有腹筋约束梁抗剪强度计算公式 ,应用该公式所得结果与试验结果符合较好。     

超高强混凝土梁抗剪性能的有限元分析

结合18根立方体抗压强度为100MPa以上的超高强混凝土有腹筋约束梁在集中荷栽作用下抗剪性能的试验研究,利用超高强混凝土的各种基本物理力学性能参数,以非线性有限元分析为基础,采用较为完善的非线性本构模型和破坏准则,编写了超高强混凝土有腹筋约束梁抗剪强度有限元分析程序以模拟试验。在非线性有限元分析模拟试验结果和已有试验实测数据的基础上,统计回归出了超高强混凝土有腹筋约束梁抗剪强度计算公式。应用该公式所得结果与试验结果符合较好。     

预应力高强混凝土梁抗震性能试验研究

对三根混凝土强度等级为C80,纵筋为1860级钢绞线和HRBF500级钢筋的预应力混凝土梁进行低周反复加载试验,在此基础上对其抗震性能进行分析和研究。结果表明,预应力高强混凝土梁的破坏状态为受压区混凝土压碎,受拉钢筋和钢绞线均未拉断;由于高强混凝土脆性较大的特点,试件在反复荷载作用下破坏较为突然,承载力退化较快;试件的滞回环较饱满,有一定的耗能能力;试件的屈服强度和极限强度随换算配筋率的增大而增加,延性系数则随换算配筋率的增大有所减小。试验所采用的中等配筋率的预应力高强混凝土梁,在低周反复荷载下有一定的变形能力;预应力高强混凝土梁有较好的变形恢复能力;较小的预应力强度比有利于提高预应力混凝土构件的耗能能力。     

预应力钢带加固混凝土梁抗剪性能试验研究

预应力钢带加固技术为一种新型加固技术,用于钢筋混凝土梁抗剪加固时能有效约束混凝土,改善梁抗剪破坏形态,提高钢筋混凝土梁斜截面抗剪承载能力。预应力钢带加固通过1根普通钢筋混凝土梁和4根预应力钢带加固的钢筋混凝土的对比试验,初步研究了预应力钢带的加固间距﹑加固层数及倒角处理对钢筋混凝土梁抗剪性能的影响。试验结果表明,利用预应力钢带进行加固,可以显著提高钢筋混凝土梁的抗剪承载力,改善钢筋混凝土梁的变形性能,且加固间距越小,梁的抗剪承载力提高程度越明显。     

钢纤维再生混凝土T形梁抗剪性能试验研究

为研究再生混凝土T形梁的抗剪性能,以再生骨料取代率、钢纤维体积率、配箍率和剪跨比为参数设计了5个再生混凝土T形梁。通过单调加载试验,对再生混凝土T形梁的破坏特征、承载力、变形能力以及钢筋应变结果进行了研究,并基于现有规范和试验数据对各试件的峰值承载力计算方法进行了研究。结果表明,梁的抗剪承载力受再生粗骨料的影响较小,但再生粗骨料的使用会降低梁的刚度及变形能力,使梁的剪切脆性破坏特征更为明显;掺加钢纤维或增大配箍率均可以提高梁的承载力和变形能力,有效改善再生混凝土梁的剪切脆性破坏情况;试件的承载能力随剪跨比的减小而增大,但其变形能力随之降低;修正方法得到的抗剪承载力计算值与试验值相比误差较小,可为再生混凝土梁的抗剪设计提供参考。     

钢纤维再生混凝土T形梁抗剪性能试验研究

为研究再生混凝土T形梁的抗剪性能,以再生骨料取代率、钢纤维体积率、配箍率和剪跨比为参数设计了5个再生混凝土T形梁.通过单调加载试验,对再生混凝土T形梁的破坏特征、承载力、变形能力以及钢筋应变结果进行了研究,并基于现有规范和试验数据对各试件的峰值承载力计算方法进行了研究.结果 表明,梁的抗剪承载力受再生粗骨料的影响较小,...     

玄武岩筋无机聚合物混凝土梁抗剪性能试验研究

玄武岩筋和无机聚合物混凝土都具有良好的耐久性能。通过玄武岩筋无机聚合物混凝土有腹筋梁的抗剪性能试验,获得了梁的破坏形态和裂缝开展情况;研究了试验梁荷载与挠度的关系;探讨了配箍率与剪跨比对其抗剪承载力的影响。结果表明:在剪跨比为1.5、2.0、2.5时,BFRP筋无机聚合物混凝土梁均发生剪压破坏;剪跨比λ=2.0、2.5的试验梁相比λ=1.5的试验梁开裂荷载分别降低10%、20%,极限荷载分别降低3.9%、29.4%;箍筋间距S=100、150 mm的试验梁相比S=80 mm的试验梁极限荷载分别降低6.6%、15.1%;混凝土梁开裂前,挠度增长缓慢,开裂后增长较快,表现为荷载-挠度曲线呈折线变化。     

混凝土梁抗剪性能的研究进展

影响混凝土梁抗剪机理的因素有很多,其中包括剪跨比、混凝土强度、水平钢筋屈服强度和竖向钢筋屈服强度。对于混凝土构件的抗剪机理的研究是一个复杂的过程,因此,混凝土构件的抗剪机理是国内外工程领域非常关注的一个问题。本文分别介绍了国内外对混凝土构件抗剪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。     

HRBF500钢筋C100混凝土梁抗剪性能试验研究

通过对4根配箍率不同,剪跨比为3的高强钢筋C100混凝土梁的抗剪试验,观测梁的破坏过程及裂缝发展形态;并根据试验结果数据分析其抗剪承载力;最后将试验值与采用GB 5001—2010《混凝土结构设计规范》公式计算的计算值进行了对比。结果表明,高强钢筋C100混凝土梁抗剪承载力稳定,破坏形态与普通混凝土梁相似;适量提高配箍率,可以有效地控制斜裂缝的开展,提高梁的抗剪承载力;对于剪跨比为3的高强钢筋C100混凝土梁来说,GB 5001—2010《混凝土结构设计规范》公式用于无腹筋梁抗剪计算是偏高的,而用于有腹筋梁抗剪设计是偏保守的。     

高强箍筋高强混凝土梁受剪试验研究

设计了一套使钢筋混凝土梁剪切破坏稳定可控的刚性试验系统,利用该试验系统,完成了19根剪跨比为3的钢筋混凝土简支梁的剪切破坏试验,得到了荷载-挠度曲线。根据试验结果,分析了混凝土强度等级、箍筋的强度和倾角、纵筋配筋率和纵向分布钢筋等因素对试验梁破坏形态、剪切延性系数和受剪承载力的影响,并将受剪承载力试验值与我国混凝土结构设计规范和美国ACI规范计算值进行了对比。结果表明:对于剪跨比等于3的梁,适当配置腹筋,可以改善其延性性能;在高强混凝土梁中应用高强箍筋,可使两种材料的强度充分发挥,不仅增加了梁的剪切延性,而且提高了梁的受剪承载力;高强箍筋高强混凝土梁的受剪承载力仍可采用我国现行混凝土结构设计规范公式进行计算,但是对于高强混凝土无腹筋梁、纵筋配筋率低的梁和配有高强箍筋的普通强度混凝土梁安全度偏低。     

预应力高强混凝土梁抗裂度和裂缝宽度试验研究

概括介绍了预应力比率为 0 6～ 1 0、混凝土强度等级为C40～C80的 1 4根先张法预应力高强混凝土梁的抗裂度和裂缝宽度的试验结果。通过与《混凝土结构设计规范》(GB5 0 0 1 0— 2 0 0 2 )相关计算公式进行对比分析 ,讨论了混凝土强度对截面抵抗矩塑性系数的影响作用 ,提出了修正系数计算公式 ;分析了混凝土强度、预应力比率对受拉钢筋的等效应力、平均裂缝间距及裂缝宽度的影响规律 ,给出了规范裂缝宽度计算公式的预应力比率适用范围 ,提出了计算修正方法     

既有钢筋混凝土梁抗剪性能试验研究

通过对8根既有钢筋混凝土梁的抗剪性能静荷载试验和相应的材料强度试验,完整地获得了既有钢筋混凝土梁在剪力作用下的试验数据,可供有关工程技术人员参考。     

再生混凝土梁抗剪性能试验研究

通过对相同混凝土抗压强度、不同再生粗骨料取代率的再生混凝土简支梁的抗剪试验,研究了再生混凝土梁斜截面的受力与变形性能。试验结果表明：相同混凝土抗压强度的再生混凝土梁与普通混凝土梁的变形和斜裂缝开展情况基本相似,但抗剪极限承载能力存在差异;随着再生粗骨料取代率的增加,再生混凝土梁的抗剪承载能力有下降的趋势。最后,本文在对再生混凝土梁抗剪机理进行初步分析的基础上,提出了再生混凝土梁的抗剪承载力建议公式。