高延性混凝土加固钢筋混凝土梁受剪性能试验研究及承载力计算

为研究高延性混凝土(HDC)加固钢筋混凝土梁的受剪性能,该文对7根HDC加固梁及4根未加固梁进行静力试验,研究剪跨比、配箍率、加固层厚度和加固层附加箍筋对钢筋混凝土梁破坏形态、荷载-挠度曲线、受剪承载力以及裂缝的影响。结果表明:采用HDC面层对钢筋混凝土梁进行受剪加固,可以显著提高梁的受剪承载力;HDC面层可以代替部分箍筋的受剪作用,改善钢筋混凝土梁的剪切破坏形态;加固试件在达到极限位移之后,试件的完整性较好,剩余承载力较高。基于试验结果,利用桁架-拱模型,提出了HDC加固钢筋混凝土梁的受剪承载力计算公式,计算值与试验值吻合较好。     

高延性混凝土加固钢筋混凝土梁抗震性能试验研究

为研究高延性混凝土(HDC)加固钢筋混凝土(RC)梁的抗震性能,设计了8个RC梁试件,采用HDC和碳纤维布(CFRP)条带加固,通过低周反复荷载试验,研究剪跨比、加固方式对其破坏形态、变形和耗能能力等的影响。试验结果表明:采用HDC围套加固RC梁,HDC面层良好的拉伸应变硬化和多裂缝开展特性能有效控制剪切裂缝发展,明显改善构件的脆性破坏特征;HDC加固层与原构件协同工作良好,加固层对内部混凝土形成良好的约束作用,HDC加固梁的承载力、变形和耗能能力明显提高,其加固效果明显优于CFRP条带加固;剪跨比较大时,在HDC加固层配置钢筋网,试件的变形和耗能能力明显提高,但对承载力贡献较小。基于桁架-拱模型理论,提出HDC加固梁的抗剪承载力计算方法,计算结果与试验值吻合较好。     

高延性混凝土加固高轴压比剪力墙抗震性能试验研究

为提高高轴压比下(低矮)剪力墙的抗震性能,提出采用高延性混凝土(HDC)面层对其加固。设计了3片剪跨比为1.1的混凝土剪力墙,其中1片为对比试件,其余2片分别采用HDC面层和钢筋网HDC面层进行加固。通过拟静力试验,研究剪力墙试件的破坏形态、变形能力、耗能能力及刚度退化特性。试验结果表明:采用HDC面层加固的剪力墙试件,加固层裂而不坏,与内部墙体协同工作性能良好,可对内部混凝土形成一定的约束作用,改善了剪力墙的脆性剪切破坏特征;HDC面层能有效提高剪力墙的受剪承载力、变形能力和耗能能力;在HDC面层中配置钢筋网片使加固面层斜裂缝开展延缓,可充分发挥HDC良好的拉伸性能和耐损伤性能,使加固试件在破坏阶段的刚度退化缓慢。基于软化桁架模型,考虑HDC加固层贡献,提出了加固试件的受剪承载力公式。     

纤维网格高延性混凝土加固RC柱抗剪性能试验研究

箍筋配置不当、剪跨比较小和轴压比较大的钢筋混凝土(RC)框架柱在地震作用下通常发生脆性剪切破坏。为提高框架柱的抗剪性能,提出采用碳纤维(CFRP)网格和高延性混凝土(HDC)复合加固RC柱。设计了6个RC柱试件,通过低周反复荷载试验,研究加固方式、纤维网格层数和轴压比对加固柱破坏形态、受剪承载力、延性及耗能能力的影响。结果表明：采用HDC和CFRP网格复合加固,可显著提高柱的抗剪承载力,明显改善其延性、变形性能和耗能能力;提高加固层的网格层数,对抗剪承载力影响较小,但加固柱的延性和变形能力得到较大改善;轴压比增大,复合柱的抗剪承载力稍有提高,但试件的延性、变形能力和耗能能力均降低;增加网格层数对高轴压比加固柱的增强效果和对低轴压比柱基本一致。最后基于桁架-拱模型,提出加固柱的抗剪承载力计算公式,计算结果与试验值吻合较好。     

冲击荷载下CFRP加固无腹筋梁的抗剪失效机理试验研究

对剪跨比为3.36的1根无腹筋钢筋混凝土梁和2根FRP加固无腹筋钢筋混凝土梁进行了落锤冲击试验,研究无腹筋混凝土梁在冲击荷载作用下的动力响应和FRP加固形式对其抗冲击性能的影响;为了对比动态冲击承载力,还进行了1根FRP加固无腹筋钢筋混凝土梁的静载试验。试验结果表明,黏贴FRP条带尤其是端部锚固FRP条带加固可显著提高无腹筋混凝土梁的抗冲击承载力。通过对实测的冲击力、跨中位移及纵向钢筋应变时程曲线等试验数据进行分析,并结合试件的破坏模式,获得了FRP加固无腹筋混凝土梁的动态抗剪失效机理,即冲击荷载下无腹筋混凝土梁的失效过程分为两个阶段:跨中局部受冲击瞬间的剪切破坏和随后的冲击作用点指向支座处的剪切破坏阶段。分两个阶段讨论了冲击荷载下FRP对抗剪承载力的贡献值,并与各规范理论承载力进行比较,数据比较表明两个阶段FRP动态抗剪承载力均高于静态抗剪承载力和理论值,并与以往CFRP-混凝土界面动态抗剪承载力评估方法比较,为获得合理的FRP抗剪承载力评估方法提供有价值的参考。     

基于材料延性的高延性混凝土无腹筋梁受剪性能试验研究

为探讨材料延性对无腹筋梁受剪性能的影响,根据高延性混凝土设计理论,考虑纤维抗拉强度、长径比和纤维掺量等因素的影响,进行了4种不同配合比高延性混凝土（HDC）的力学性能试验,并设计了7个高延性混凝土（HDC）无腹筋梁和2个混凝土（RC）梁对比试件,通过静力试验研究材料延性对无腹筋梁的破坏形态、承载力和剪切变形能力的影响。试验结果表明:1）4组HDC试件分别达到不同的延性要求,其等效弯曲韧性可达砂浆试件的50倍,极限拉应变可达普通混凝土的90倍;2） HDC无腹筋梁的承载力可达RC梁的2.36倍,剪切变形能力可达RC梁的3倍以上,均发生具有一定延性的剪拉破坏;3）除剪跨比和纵筋配筋率外,HDC无腹筋梁的受剪承载力和变形能力均随材料延性的提高而增大,在设计中应予以考虑,并可根据工程实际需要选择相应的材料延性需求。     

重复荷载下高延性混凝土加固受损混凝土无腹筋梁受弯性能试验研究

通过不同高延性混凝土(HDC)加固厚度,对10根受损严重的钢筋混凝土无腹筋梁采用HDC进行加固,并进行了重复荷载作用下正截面受弯试验,研究了不同厚度的HDC对受损无腹筋梁的受弯承载力以及变形性能的影响。试验梁采用三面U形加固方式,试验过程中观察加固梁的裂缝分布形态、荷载-位移曲线等试验变化情况。试验结果表明,采用HDC加固钢筋混凝土梁,会使梁的破坏形态由脆性破坏向延性破坏转变,加固梁的承载力、延性和耗能能力都得到显著提高。与HDC加固层厚度为0的梁相比,加固厚度为1 cm、1.5 cm和2 cm的梁,承载力分别提高了19.8%、32.7%以及46.3%,而残余变形值分别减少了8.96%、13.3%和20.47%。根据加载试验得出的试验结果,以及通过将受压区曲线应力图形等效为矩形应力图形的方法,推导出了简单实用的不同HDC厚度加固受损混凝土无腹筋梁在重复荷载下的极限承载公式,且计算值和试验值吻合较好。     

纤维织物增强高延性混凝土加固受损RC梁受剪性能试验

为研究二次受力对纤维织物增强高延性混凝土(TRHDC)加固钢筋混凝土(RC)梁受剪性能的影响,对8根TRHDC加固梁和1根对比梁进行了静载试验,分析了纤维织物层数、损伤程度及持载水平对梁破坏形态、荷载-挠度曲线、荷载-箍筋应变曲线及荷载-织物应变曲线的影响。试验结果表明：所有梁均发生了剪压破坏,仅一根梁出现剥离现象;TRHDC可有效限制斜裂缝的发展,延缓箍筋屈服和刚度退化;TRHDC加固显著地提高了梁的受剪承载力和变形能力,最高分别达67%和54%;加固效果未完全随纤维织物层数的增大而提高,与TRHDC面层利用率有关;原梁箍筋屈服之前,损伤程度对加固梁受剪性能的影响不明显,原梁箍筋屈服之后,加固梁受剪承载力随损伤程度的增大而降低;加固效果随持载水平的提高而降低;两层纤维织物的TRHDC可有效修复完全受损RC梁的受剪性能;建立了考虑二次受力的TRHDC加固RC梁受剪承载力的计算公式,且计算值与试验结果吻合较好。     

HDC加固震损无腹筋混凝土梁受弯性能试验研究

利用高延性混凝土(high ductile concrete, HDC)良好的黏结性能和裂缝控制能力,对19根达到极限承载力的无腹筋混凝土梁进行加固处理,并对其进行四点弯曲性能试验,研究了HDC加固震损混凝土梁受弯的裂缝开展情况、破坏形态、承载力、挠度及应力变化的影响,分析了不同HDC厚度、配筋率对HDC加固震损混凝土梁的受弯性能影响。试验结果表明：利用HDC加固震损混凝土梁的承载能力得到了明显的提高,峰值荷载最高提升89%;破坏后的裂缝较原梁多且发展完全;提高加固层厚度的加固效果要明显优于提高配箍率;开裂荷载及破坏时的极限挠度分别最大提高了250%和189%,延性得到明显改善;最大裂缝没有发生在界面处,新旧混凝土之间黏结非常好,协同工作性能良好。     

高延性混凝土加固蒸压加气混凝土砌体墙抗震性能试验研究

蒸压加气混凝土(AAC)砌块砌体墙自重轻,但其抗震性能较差,为提高该类墙体的抗震性能,提出采用高延性混凝土(HDC)面层和条带对其进行加固。设计制作了4个无筋砌体墙和2个构造柱约束墙体试件,其中2个试件采用HDC面层加固,2个试件采用HDC条带加固,通过拟静力试验,研究AAC砌体墙的破坏形态、滞回性能、承载力及变形能力等性能。试验结果表明:HDC面层可改变AAC墙体的破坏模式;对于无筋砌体墙,加固后试件的承载力、变形及耗能能力均得到了不同程度的提高,墙体裂缝数量明显减少,刚度退化较为平缓;对于构造柱约束墙体,单面HDC面层使加固试件的侧向刚度、水平承载力及耗能能力均大幅提高,且加固试件具有较高的残余承载力,墙体的开裂和损伤程度较小。基于试件的破坏形态,提出加固墙体的水平承载力计算方法,其计算结果与试验结果吻合较好,可为HDC加固AAC砌块墙体的承载力计算提供参考。     

高延性混凝土无腹筋梁受剪性能试验研究

提出采用高延性混凝土改善梁的抗剪性能和变形能力,设计了8个高延性混凝土梁和3个作为对比试件的混凝土梁,并通过静力试验研究不同剪跨比和配筋率高延性混凝土无腹筋梁的破坏形态和破坏机理。高延性混凝土无腹筋梁的剪切破坏形态有挤压破坏、剪压破坏、弯剪破坏和剪拉破坏。试验结果表明:高延性混凝土梁的剪切破坏均表现出一定的延性,与普通混凝土梁的脆性剪切破坏具有明显不同;高延性混凝土梁的剪切裂缝开展缓慢,说明高延性混凝土良好的拉伸应变硬化和多裂缝开展特性能够有效控制剪切裂缝的发展,防止混凝土压碎剥落,显著提高梁的抗剪性能和耐损伤能力;相比普通混凝土无腹筋梁,高延性混凝土无腹筋梁的受剪承载力和变形能力均有明显提高,表明采用高延性混凝土可以显著改善无腹筋梁的脆性剪切破坏模式;剪跨比和纵筋配筋率对高延性混凝土梁的剪切破坏形态和承载力影响较大,其受剪承载力随剪跨比的增大而降低,随配筋率的增大而有所提高。     

塑性铰区采用高延性混凝土梁变形性能研究

为提高钢筋混凝土(RC)梁的变形能力,考虑在其塑性铰区采用高延性混凝土(HDC)代替普通混凝土。共设计6个剪跨比为3.6的RC梁试件,包含5个塑性铰区采用HDC的试件和1个RC对比试件。考虑HDC区长度、纵筋配筋率以及配筋方式和梁端配箍率的影响,研究试件在低周反复荷载下的滞回特性、变形能力及耗能能力。结果表明:与RC梁相比,塑性铰区采用HDC后,试件的破坏形态由弯剪破坏向弯曲破坏转变,延性和耗能能力均得到显著提高;纵筋配筋率、配筋方式相同时,在梁端塑性铰区采用HDC,试件的位移延性系数和极限位移角分别提高30%和53%,而同时采用HDC和箍筋时分别相应提高33%和76%;梁端局部采用HDC替换混凝土可减少箍筋用量;梁端塑性铰区的HDC长度对试件延性的影响较小。分别计算塑性铰区采用HDC梁在开裂荷载、屈服荷载、峰值荷载、极限荷载时的顶点位移,其计算值与试验值吻合较好。     

高延性混凝土低矮剪力墙抗震性能试验研究及抗剪承载力计算

该文提出采用高延性混凝土(HDC)提高低矮剪力墙的抗震性能,设计并制作了5片剪跨比均为1.0的剪力墙,并通过拟静力试验,分析轴压比、水平分布钢筋及内置钢板对低矮剪力墙的破坏形态、延性和耗能能力的影响。试验结果表明:与高强混凝土剪力墙相比,HDC剪力墙的变形能力明显提高;HDC低矮剪力墙的耗能能力、变形能力随着轴压比的增大而减小,随水平分布钢筋数量的减小而减小;HDC与钢板协同工作提高了低矮剪力墙的承载能力和耗能能力。基于软化拉-压杆模型,并考虑HDC材料的受压软化特性,该文提出了高延性混凝土低矮剪力墙抗剪承载力的计算公式,计算结果与试验结果吻合较好。     

外壳预制核心现浇装配整体式RC梁抗剪性能的试验研究

该文以研究外壳预制核心现浇装配整体式钢筋混凝土(RC)梁的抗剪性能为目的,制作了2根新型装配整体式RC梁和1根现浇RC梁,开展了RC梁的抗剪承载力试验,考察新型装配整体式RC梁的荷载-挠度关系、开裂荷载、极限承载力、箍筋应变发展特点及破坏模式,并与现浇RC梁的抗剪性能进行比较,试验研究表明:新型装配整体式RC梁与整浇RC梁具有完全相同的抗剪承载力特性;进一步探讨新型装配式RC梁的极限抗剪承载力计算理论,为装配整体式RC梁的设计提供参考。     

高延性混凝土加固钢筋混凝土柱抗剪承载力计算

设计了8个RC柱,采用高延性混凝土（HDC）和灌浆料进行加固,通过低周反复荷载试验,主要研究其破坏形态、加固层作用机理及抗剪承载力计算方法。试验结果表明:HDC加固层可对核心区混凝土形成良好的约束作用,破坏形态由脆性破坏向延性破坏转变,试件承载力和变形能力都得到显著提高;对HDC加固柱的加固层作用机理进行了分析;基于桁架-拱模型对试件受力进行了分析,推导出加固柱的抗剪承载力计算方法,计算结果与试验值吻合较好。