无腹筋钢筋混凝土梁抗冲击行为试验研究

为了深入了解冲击下钢筋混凝土梁的抗剪性能,对六根无腹筋简支钢筋混凝土梁进行落锤冲击试验研究,对试验结果进行详细描述和分析。分析冲击锤重、冲击速度和冲击能量对梁抗冲击行为的影响,测量混凝土以及钢筋的应变时程和冲击力时程,并通过高速摄像机记录了试件在冲击荷载下裂缝的发生、发展和破坏全过程。获得梁的裂缝分布图和典型的破坏模式,并与相关梁抗冲击试验的破坏模式进行比较分析。分析通过应变片测得的数据发现,在冲击开始时,跨内靠近支座附近和半跨跨中位置处梁截面上部出现受拉应变,下部出现受压应变。当这些应变达到应变峰值后,拉压应变状态朝反向转变,反映出冲击开始时在梁跨内产生了明显负弯矩,惯性效应明显。最后对冲击过程中梁弯矩分布的特点进行分析,并对相关的梁抗冲击计算方法进行讨论。     

水平冲击荷载作用下钢管混凝土柱动力响应试验与数值模拟

为研究钢管混凝土柱在侧向冲击荷载作用下的动力性能,进行了2根圆形钢管混凝土柱的水平冲击试验,实测了冲击过程中冲击力、冲击点位移时程曲线及冲击力-位移曲线等冲击响应。建立了ABAQUS非线性有限元模型,对破坏模态及冲击力、冲击点位移时程曲线等动态响应进行模拟,模拟结果与试验结果吻合良好,进而用有限元模拟结果揭示了钢管混凝土柱在冲击荷载下的破坏机理,即整体失效过程分为冲击区局部响应、柱顶支座响应、稳定响应和卸载响应4个阶段。结果表明:在冲击荷载作用下,钢管混凝土柱发生弯剪型破坏;所得结论为深入认识钢管混凝土柱的抗冲击行为和破坏形态提供了试验与理论基础,可为今后研究制定合理的抗冲击设计方法提供依据。     

不同钢纤维掺量全轻混凝土梁落锤冲击试验研究

由于全轻混凝土结构抗剪承载力较低,因此有必要探究钢纤维的加入对全轻混凝土梁动力性能的影响。设计钢纤维体积掺量为0%、1%、2%共3根适筋梁,对其跨中区域进行落锤冲击试验,并利用LS-dyna有限元软件进行数值模拟,对比分析各试件破坏形态、冲击力时程曲线、跨中位移时程曲线。试验结果表明：在相同冲击荷载作用下随着钢纤维体积掺量的增加抑制裂缝产生和发展的现象越显著,并且裂缝相对更加集中于梁跨中区域,支座处裂缝相对减少。钢纤维的加入不影响试件冲击力最大值,但随着钢纤维体积掺量的增加,各试件冲击力第二峰值与最大值之比增加14%和26%,跨中位移最大值与残余位移分别降低3、8mm与3、7mm。经研究得出钢纤维的加入显著提高全轻混凝土梁抗冲击性能。     

冲击荷载作用下热轧H型钢梁数值模拟研究

为了研究热轧H型钢梁在冲击荷载作用下的力学性能与破坏形式,对H型钢梁的冲击试验建立精细化有限元模型,再与试验结果进行对比,验证有限元模型的准确性。基于有限元模型分析冲击荷载作用下钢梁的荷载重分布和内力变化。之后开展拓展参数分析,研究钢材强度、锤头几何形状、有无局部加固、冲击位置、边界条件对钢梁抗冲击性能的影响。结果表明:冲击荷载作用下,钢梁出现局部屈曲,并在响应结束阶段承受不对称剪力,其主要破坏形式为局部屈曲和扭转变形; 提高钢材强度,相应钢梁整体抗冲击性能得到增强; 改变锤头几何形状,导致接触刚度改变,冲击力时程曲线出现变化; 在冲击区设有局部加固可以提高冲击区的刚度以及稳定性,钢梁抗冲击能力得到提升; 当冲击位置靠近支座时,冲击力出现至支座反力出现的时间间隔缩短,钢梁能更好地抵抗冲击荷载造成的破坏; 当钢梁边界条件由铰接改为刚接时,由于钢梁长度增加受惯性荷载影响增大,并且由于支座对梁体约束减弱,冲击力整体大幅降低,梁跨挠度增大。     

碳纤维拉索及其锚固系统抗冲击性能试验研究

为研究碳纤维（Carbon Fiber Reinforced Polymer/Plastic, 简称CFRP）拉索及其锚固系统在冲击荷载作用下的动力性能,采用落锤冲击试验机,对直径9.8mm的表面压纹CFRP筋及粘结式锚具组装件的横向抗冲击性能进行了试验研究。实测了不同冲击能量下锤头冲击力及筋材的索力时程曲线和破坏形态,根据实测结果计算了冲击荷载-位移曲线与试件吸能-位移曲线。结果表明：CFRP拉索锚具组装件的破坏形态包括筋材的滑移、基体的层裂和纤维的剪断,相应的横向抗冲击承载力分别为12.26kN、20.77kN和17.4kN;试件承受多次冲击时,耗能能力逐次降低;CFRP筋与RPC在动力作用下的粘结机理有别于静力作用,值得进一步研究。     

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。     

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...     

大尺寸钢筋混凝土无腹筋梁受剪试验研究

进行集中荷载作用下7根大尺寸钢筋混凝土无腹筋简支梁的受剪试验,分析截面高度和纵筋配筋率对钢筋混凝土梁受剪承载力的影响,研究无腹筋梁斜裂缝产生和发展的过程及开裂模式。对试验梁的破坏形式、开裂荷载、受剪承载力、荷载-位移曲线、混凝土受压区应变、最大裂缝宽度和平均裂缝间距受截面有效高度的影响进行讨论。结合试验数据及国内外已有受剪试验成果的基础上对我国《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2002)受剪承载力公式的准确性与适用性进行了探讨。     

冲击荷载作用下钢筋混凝土梁力学特性数值研究

为研究RC梁在冲击荷载作用下的力学特性,以混凝土强度、纵筋与箍筋配筋率、冲击体的冲击速度以及RC梁的跨度为主要参数对RC梁在冲击作用下的力学性能进行了数值分析,通过与已有试验结果对数值模型进行标定,获取了冲击力时程曲线、位移时程曲线以及破坏形态,验证了数值结果的正确性。分析结果表明,混凝土强度主要影响RC梁的破坏形态;纵筋配筋率对RC梁跨中位移影响较大;冲击体速度会同时对RC梁的破坏区域和跨中位移产生影响;RC梁跨度不仅会改变梁跨中位移也会改变梁的振动频率与反弹速度。     

冲击荷载下型钢混凝土梁的动态响应及破坏模式仿真分析

为研究冲击荷载下型钢混凝土梁的动态响应及破坏模式,使用有限元软件建立型钢混凝土梁冲击仿真模型,并用相关试验结果验证模型的有效性。研究了刚体冲击速度、混凝土强度等级、支座约束条件、箍筋间距等参数对型钢混凝土梁冲击响应的影响,对不同冲击速度下型钢混凝土梁的破坏模式进行了分析。结果分析表明:冲击速度和约束条件对型钢混凝土梁的冲击变形影响显著;箍筋间距、混凝土强度对抗冲击变形影响较大;随着刚体冲击速度的增加,梁的整体破坏模式发生改变。     

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。     

配筋方式对全轻钢纤维混凝土梁抗冲击性能影响

梁在遭受强冲击荷载时,对建筑物间接或直接造成损伤,对人民的生命和财产安全带来严峻挑战,因此研究梁的抗冲击性能具有重要的现实意义。本文通过落锤冲击试验,评估了冲击荷载下受压钢筋配置方式对掺钢纤维下的全轻混凝土梁的抗冲击力学性能影响,并对3根全轻混凝土梁在冲击荷载下的裂缝形态、破坏现象、冲击力时程和跨中位移时程展开分析。得到了以下结论：冲击荷载下梁均发生剪切破坏,裂缝在跨中局部区域集中产生;掺加钢纤维和增大受压区钢筋配置均能提高梁的抗冲击力学性能;钢纤维能减轻梁的内部损伤,使梁保留更多刚度;增大受压区钢筋配置能极大限制梁挠度变形,降低梁的跨中位移。本研究可为全轻混凝土梁的抗冲击性能研究提供参考。     

连续冲击下钢筋混凝土板的动态响应分析

为了研究连续增幅冲击下钢筋混凝土板的动态效应,采用LS-DYNA显示动力算法对板件进行了3次连续冲击荷载下的数值模拟试验,分析了3次冲击的破坏模式,并提取了其能量时程曲线和冲击力时程曲线。结果表明,在连续冲击荷载作用下,混凝土的损伤面积逐次增大,条状裂缝宽度也随之扩大,冲击响应变得更加复杂;随着冲击能量输入的增加,混凝土板将不再能独自完成能量的转换,钢筋在冲击过程中会起到良好的能量耗散的作用;落锤冲击力峰值随着落锤高度的增加而变大,冲击力首个波段时长随着板件损伤程度的加深而变长。     

钢纤维混凝土配筋梁落锤冲击试验研究

采用落锤冲击试验装置,进行了不同纤维含量的钢纤维混凝土配筋梁试件的抗冲击性能试验研究。获得了落锤冲击力、跨中位移及钢筋应变等试验结果,并记录了冲击荷载作用后试件裂缝的分布情况。根据试验结果对钢纤维混凝土配筋梁的动力响应特性、动态损伤过程以及内部能量耗散特点进行了分析和讨论。试验结果表明,钢纤维能够增强试件整体的韧性,增大冲击荷载作用时试件参与耗能区域的面积,从而提高试的件抗冲击承载能力;钢纤维含量越多,试件将在荷载作用全过程的受压阶段将消耗更多的能量,而在受拉阶段消耗的能量将减少。     

箍筋弯曲端部锈断分布对钢筋混凝土梁受剪性能影响的模拟研究

在严酷环境下发生严重锈蚀的箍筋容易在角部弯曲处锈断。由于劣化环境、混凝土品质、构件所处位置的差异,现场钢筋混凝土梁中箍筋锈断位置的分布各有不同。采用有限元方法模拟箍筋锈断导致的锚固失效和黏结退化,对锈断位置呈不同分布的钢筋混凝土梁的受剪性能进行了研究。结果表明:由于箍肢弯曲端部锚固失效,锈断箍筋在梁破坏时均无法达到屈服,梁的受剪承载力随着屈服箍筋数量的减少而减小;与剪跨区内靠近支座处箍筋相比,靠近加载点处箍肢弯曲端部锈断对受剪性能的影响更大;同时在剪跨区内加载点附近箍肢上端和支座附近箍肢下端锈断时,箍筋几乎不能发挥作用,梁的受剪承载力最低,接近同等条件下的无腹筋梁。     

侧向冲击作用下钢管混凝土柱动力响应 试验研究及计算方法

为了揭示钢管混凝土柱在侧向冲击荷载作用下的破坏机理,完成了7个钢管混凝土柱和1个部分填充钢管混凝土柱以及1个空钢管柱的水平横向冲击试验,考虑了冲击速度、冲击质量、冲击能量以及柱端约束等关键因素对钢管混凝土柱侧向冲击动力响应的影响。结果表明：与空钢管柱比较,钢管混凝土柱和部分填充钢管混凝土柱在侧向冲击荷载下的抗冲击承载力、抗变形能力提高显著;一端固支一端简支的钢管混凝土柱易发生受剪破坏,而悬臂柱则发生根部弯曲破坏;钢管混凝土柱的冲击力和残余位移均随着冲击速度、冲击能量的增大而显著增大。结合现行钢管混凝土结构设计规范,通过引入动力放大系数R和能量吸收比k提出了钢管混凝土结构柱抗冲击承载力计算方法,并明确了系数R与k的取值方法。     

强动载作用下起波配筋梁抗力性能的试验研究

为揭示起波配筋混凝土(KRC)梁的抗强动载作用机理,提出落锤冲击特制条形气囊的模拟加载试验方法,实现梁构件的实验室均布强动载加载,并设计开展一系列模拟冲击试验,研究爆炸冲击等强动载作用下原型KRC梁的动力响应和破坏特征。详细考察试验全过程和试件响应破坏模式,分析KRC梁的锤头冲击力、支座反力、整体变形和钢筋应变等数据,抓取混凝土开裂、塑性铰形成、构件破坏等动态失效现象,讨论起波矢高等参数对KRC梁抗力性能的影响规律。研究结果表明,起波配筋能显著降低梁受到的锤头力和支座反力峰值,并延长支座反力的升压时间;KRC梁以"三塑性铰"破坏模式耗散能量,抗强动载能力显著提高;在相同最大变形的情况下,合理设计的KRC梁抗力相对于普通钢筋混凝土(RC)梁提高约86.7%。     

低速冲击下RC梁的冲切破坏判据

已有诸多低速冲击试验表明按照现有规范静态受弯破坏设计的RC构件，在冲击作用下会向冲切破坏模式转变。为了明确低速冲击下典型RC梁的破坏模式转变机理及其冲切破坏判据，对6组RC梁落锤冲击试验中构件的弯曲和冲切破坏模式、冲击力、支座反力和跨中位移时程进行数值模拟复现，验证了采用的材料本构模型及参数和数值模拟方法的可靠性。采用已验证的数值模拟方法开展RC梁的冲切破坏机理分析，评估了落锤质量、截面尺寸、冲击速度、混凝土强度、配箍率、纵筋配筋率和剪跨比对冲切破坏模式的影响程度，发现除纵筋配筋率和剪跨比外，其余参数均能改变RC梁的局部速度响应或动态受剪承载力，进而显著影响RC梁的破坏模式。进一步，根据330个落锤冲击工况的数值模拟结果，提出了关键截面的动态剪切荷载V_{d, sd}和动态受剪承载力V_{d, sc}的经验公式，并给出了RC梁冲切破坏判据的显式表达式。通过与71组落锤冲击试验对比，得到该判据对RC梁冲切破坏预测准确率达到90%,可辅助于RC结构的抗冲击性能评估与设计。     

爆炸荷载作用下钢筋混凝土柱的抗爆性能研究

在爆炸冲击荷载作用下,钢筋混凝土梁、柱构件的破坏是导致建筑结构坍塌的主要原因。文章运用LS-DYNA对钢筋混凝土柱建立了三维有限元模型,并对爆炸冲击荷载下的钢筋混凝土柱的动力响应进行了数值模拟;运用参数化分析的方法研究了混凝土轴心抗压强度、纵筋配筋率、箍筋间距以及箍筋加密方式等对钢筋混凝土柱抗爆性能的影响。研究表明：提高混凝土轴心抗压强度、增大纵筋配筋率和进行箍筋加密可以有效提高钢筋混凝土柱的抗爆能力,尤其是对柱端箍筋进行加密是提高钢筋混凝土柱抗爆能力的最有效方式。     

混凝土边距对平板支座抗震性能影响的试验研究

为探究复杂受力状态下,混凝土边缘到锚栓的距离对网架平板支座的抗震性能和受力机理的影响,分别针对不同混凝土边缘距离的两个平板支座足尺试件进行拟静力加载试验,对平板支座破坏模式、滞回曲线、箍筋应变进行分析。试验结果表明:在复杂受力状态下,平板支座的运动伴随着平动和转动,竖向压力较大可阻碍锚栓周围混凝土被推出,混凝土边缘距离的改变对平板支座极限承载力影响较小;在大位移阶段,边距较小一侧边缘混凝土发生明显破坏,此时平板支座丧失继续承载能力;钢筋混凝土结构中的箍筋对避免混凝土边缘破坏贡献显著,与加载方向垂直的边缘箍筋承受弯曲变形,平行于加载方向的箍筋承受拉力。对于与平板支座连接的混凝土柱顶,按照一般钢筋混凝土柱的配筋可充分发挥箍筋作用,但需严格保证首层箍筋深度,对首层箍筋深度确定方法提出建议。当保证混凝土边缘距离时,大位移阶段将发生混凝土顶面承压破坏。