GFRP筋活性粉末混凝土梁受力性能试验研究

为了研究GFRP筋活性粉末混凝土梁的受力性能,对8根梁进行三分点加载试验,获得了试验梁的开裂弯矩、极限弯矩以及各级荷载作用下的变形及裂缝分布与开展。试验结果表明：活性粉末混凝土试验梁纯弯区段开裂应变 (750×10-6) 约为普通混凝土梁的7倍,开裂弯矩及截面塑性系数计算应考虑纵向受拉GFRP筋的有利影响。GFRP筋活性粉末混凝土梁正截面受弯破坏形式可分为纵向受拉GFRP筋被拉断而受压边缘活性粉末混凝土未被压碎的受拉破坏,受压边缘活性粉末混凝土被压碎(5500×10-6)而纵向受拉GFRP筋未被拉断的受压破坏,以及纵向受拉GFRP筋被拉断的同时受压边缘活性粉末混凝土被压碎的界限破坏等三种。对于受压破坏可按拉区应力为0.25倍活性粉末混凝土抗拉强度来考虑拉应力对正截面受弯承载力的贡献。对于受拉破坏则基于材料应力-应变关系通过数值积分迭代计算正截面受弯承载力。刚度及裂缝宽度计算的关键是合理计算使用阶段GFRP筋的拉应力,在计算GFRP筋拉应力时所用弯矩应为外荷载弯矩减去拉区活性粉末混凝土拉应力合力对压区合力点的弯矩。图9表12参10     

活性粉末混凝土研究进展

介绍了活性粉末混凝土的配制原则和技术,全面总结了活性粉末混凝土及其构件的力学性能、耐久性和耐高温性能。分析表明,钢筋在活性粉末混凝土中黏结锚固长度计算时,钢筋外形系数比在普通混凝土中的大;活性粉末混凝土梁弯曲开裂应变为705×10-6~864×10-6,大于普通混凝土梁的80×10-6~120×10-6;活性粉末混凝土梁受压边缘极限压应变4 100×10-6~5 500×10-6,高于普通混凝土梁的3 300×10-6;活性粉末混凝土梁截面抵抗矩塑性系数随纵向受拉钢筋配筋率的增加而增大;由于斜裂缝两侧无粗骨料相互咬合,活性粉末混凝土梁斜截面受剪承载力试验值较预估值低;活性粉末混凝土相对于普通混凝土具有较强的抗氯离子渗透性能、抗碳化性能、抗冻融性能和抗腐蚀性能;在活性粉末混凝土中合理掺加纤维可有效预防高温爆裂。扼要介绍了活性粉末试点工程,展示了其广阔的应用前景。     

掺粉煤灰和矿渣粉的活性粉末混凝土梁受力性能试验研究

根据棱柱体试件的受压试验结果,得到了常温养护下活性粉末混凝土(RPC)的优选配合比和基于该配合比的受压应力-应变曲线上升段方程。根据5根钢筋RPC梁受弯性能试验,获得了这类梁纯弯区段在各级荷载作用下受压边缘压应变及应变沿梁高的分布、开裂荷载和极限荷载、各级荷载作用下的变形及裂缝分布与开展,由试验数据可知,相同条件下这类梁的变形及裂缝宽度均比普通钢筋混凝土梁稍大。通过假定用于受弯承载力计算的RPC受压应力-应变曲线关系下降段为直线,结合试验数据分析,获得与极限压应变相对应的RPC压应力的大小,从而得到RPC应力-应变全曲线方程。基于RPC的受压应力-应变全曲线方程建立了RPC梁正截面承载力计算方法。同时基于试验结果给出了在使用荷载作用下这类梁刚度和裂缝的计算方法。     

配筋梯度混凝土梁裂缝宽度实用计算方法

截面压区采用高强高性能混凝土、拉区采用普通混凝土的配筋梯度混凝土受弯结构构件,可充分利用抗压强度高的高强高性能混凝土及经济性好的普通混凝土优点,实现二者有机结合。试验表明拉区普通混凝土初凝前将压区高强混凝土浇筑完毕,有利于保证强度差异较大的异强混凝土中的水泥浆几乎同时开始水化,在硬化并达到设计强度后,两类混凝土可协同整体工作,验证了所构建的配筋梯度混凝土梁的有效性和可实施性。以承载能力极限状态控制截面相对受压区高度为基本参数,开展拉压区为异强混凝土的配筋梯度混凝土简支梁的受弯性能试验基于截面应力应变分布规律,提出该类矩形截面受弯构件开裂前瞬时受压区高度表达式与建议取值,按截面应力应变法和塑性影响系数法获得开裂弯矩表达式。基于试验结果,提出该类受弯结构构件平均裂缝间距、平均裂缝宽度以及最大裂缝宽度实用计算方法。为配筋梯度混凝土受弯构件正常使用极限状态分析创造了基本条件。     

预应力RPC吊车梁正截面静载承载力试验研究

活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,简称RPC)是一种新型超高性能混凝土.为了研究其构件的受弯性能,制作了二根吊车梁进行静载试验,通过分析其受力至破坏的整个过程,得到了吊车梁在各级荷载作用下最不利截面应变沿高度的分布图,建立了考虑受拉区拉应力贡献的正截面开裂弯矩和极限弯矩计算公式.研究结果表明,预应力活性粉末混凝土受弯构件,在开裂前可以按弹性方法计算,将受压区简化为三角形,受拉区简化为梯形.在计算截面抵抗矩塑性影响系数时,纵筋率越高,梁的开裂弯矩提高越大,其T形截面的抵抗矩塑性影响系数γm可近似取为2.1.考虑受拉区混凝土的贡献,受拉区应力图等效系数k可近似取为0.34.     

欧洲规范2正截面承载力计算的应变法

弯矩-轴力相关曲线上各点的应变分布具有很强的规律性,利用该规律可由应变法直接计算抵抗弯矩和轴力,求解过程无须数值迭代。采用欧洲规范2的极限状态可能的应变分布图,以所有可能的应变为自变量,代入本构关系求应力,可得到所有可能的抵抗内力。选择截面由轴心受拉、拉弯、纯弯、压弯到轴心受压的15组极限状态应变分布,基于截面纤维模型计算混凝土和钢筋的内力,得到抵抗弯矩和轴力,以及弯矩-轴力相关曲线。该法能够用于任意本构关系和任意截面。     

超高强钢筋ECC梁受弯性能试验及承载力分析

为进一步研究工程用水泥基复合材料(ECC)与超高强钢筋组合成的超高强钢筋ECC梁(UHSRRE梁)的受弯性能,对3根UHSRRE梁、1根普通强度钢筋增强ECC梁(RECC梁)和1根普通强度钢筋增强混凝土梁(RC梁)进行弯曲试验,分析弯曲试验现象、ECC应变、延性性能和特征弯矩,并研究纵筋配筋率对UHSRRE梁承载力的影响。结果表明:UHSRRE梁和RECC梁的控裂能力比RC梁的控裂能力强; 与RECC梁相比,UHSRRE梁并未因采用超高强钢筋而使其控裂能力明显下降; UHSRRE梁截面应变基本符合平均应变的平截面假定,梁受拉区边缘的ECC应变小于ECC单轴受拉极限应变,梁受拉区的ECC始终不退出工作; UHSRRE梁受拉区和受压区边缘ECC应变的最大值、受压区高度和特征弯矩(除开裂弯矩)都随纵筋配筋率增加而变大; 随纵筋配筋率增加,UHSRRE梁的能量延性系数先增后减; 当UHSRRE梁具有适当纵筋配筋率时,其延性性能可优于RECC梁的延性性能。     

配筋率对全珊瑚海水钢筋混凝土梁受弯性能的影响

通过对全珊瑚海水钢筋混凝土梁(CARCB)和普通钢筋混凝土梁(OARCB)进行受弯性能试验，研究了混凝土种类和配筋率对CARCB的变形性能、承载能力的影响。结果表明：随着配筋率的提高，CARCB的开裂弯矩和极限弯矩均逐渐增大，裂缝宽度扩展逐渐减慢，能有效抑制裂缝的发展。同时，可以通过提高配筋率，增大开裂弯矩与极限弯矩的比值，从而延后CARCB的开裂时间。CARCB的裂缝宽度均随着荷载的增长而增大，在加载初期，裂缝宽度增长缓慢，接近极限荷载时，裂缝宽度迅速增大，最终导致梁破坏。此外，综合考虑钢筋锈蚀引起钢筋截面损失和钢筋屈服强度降低的影响，提出了CARCB的极限弯矩、纵向受拉钢筋应力、平均裂缝间距和平均裂缝宽度的计算模型。     

再生粗骨料混凝土梁抗弯性能试验研究

通过对3根相同配筋率、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弯试验,探讨了再生混凝土受弯构件正截面受力变形性能和破坏特征。试验结果表明:再生混凝土梁正截面在受力过程中,仍具有弹性、开裂、屈服和极限4个明显特征;正截面平均应变服从平截面假定;相同条件下,再生混凝土梁的开裂弯矩和极限抗弯承载能力接近于普通混凝土受弯构件,抗弯刚度小于普通混凝土受弯构件。最后,本文根据现行《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)提出的普通混凝土梁的计算公式,验算了再生混凝土梁的开裂弯矩、极限弯矩、挠度和最大裂缝宽度。初步验算结果表明,除极限弯矩计算公式外,普通混凝土梁的开裂弯矩、挠度和最大裂缝宽度计算公式均不再适用于再生混凝土梁。     

碳纤维筋无粘结部分预应力混凝土梁受弯性能研究

研究以碳纤维筋为无粘结预应力筋和环氧涂层钢筋为非预应力筋的部分预应力混凝土梁的受弯性能。共进行了8根梁从混凝土开裂、裂缝开展直至梁受弯破坏的全过程试验。测定了梁的开裂弯矩,截面应变分布,变形的发展,裂缝出现、发展及分布情况。在实测碳纤维筋应力增量的基础上,提出了无粘结预应力碳纤维筋极限应力的经验计算公式,给出了碳纤维筋无粘结部分预应力混凝土梁的短期刚度及裂缝宽度的算法。     

高强钢筋高强混凝土梁静力和疲劳性能试验研究

通过9根配有新Ⅲ级钢的高强混凝土梁和4根配有Ⅱ级钢的混凝土梁的静载和等幅疲劳荷载试验,分析研究了高 强混凝土梁的变形性能和疲劳特性。试验结果表明,在高强混凝土梁中应用高强钢筋,可以使两者的性能得以充分发挥, 不仅承载力大幅度提高,而且能较好的满足正常使用极限状态的要求。高强混凝土受弯构件在疲劳荷载作用下刚度降低, 裂缝宽度增大,其变化规律和受压区混凝土应变的增加规律基本一致。疲劳荷载作用N次后构件的裂缝宽度,可根据初 始裂缝宽度和受压区混凝土应变增长系数来计算。根据试验分析,得到了高强混凝土梁在疲劳荷载作用下的截面应力、裂 缝宽度及高强钢筋S-N曲线试验回归公式,可为高强混凝土梁设计提供一定的参考。     

FFRP加固钢筋混凝土梁的受弯性能

为研究亚麻纤维增强塑料（FFRP）加固钢筋混凝土梁的受弯性能,在4种自然纤维布和3种厚度FFRP试件拉伸试验研究的基础上,以FFRP层数为参数对3根试验梁进行了四点受弯加载试验,并对试验梁的破坏形态、荷载 挠度曲线和极限承载力进行探讨;依据FFRP加固钢筋混凝土梁的最常见破坏模式,对相应破坏模式下的抗弯承载力计算公式进行了推导。结果表明:300 g·m^-2雨露麻亚麻布制作成的FFRP拉伸性能稳定;FFRP加固梁的极限承载力和延性与普通钢筋混凝土梁相比都有不同程度的提高;抗弯承载力公式计算值与试验值吻合良好且偏于安全,可为该种加固梁的设计提供依据。     

石墨烯/环氧涂层钢筋混凝土梁受弯性能研究

为研究石墨烯/环氧涂层钢筋应用于混凝土构件时的性能,对3根石墨烯/环氧涂层钢筋混凝土梁和1根普通钢筋混凝土梁进行正截面受弯性能试验,对比分析各试验梁的承载力、挠度、裂缝和破坏形态,并将试验值与规范公式的计算值进行对比.结果 表明:石墨烯/环氧涂层钢筋混凝土梁的受弯性能与普通钢筋混凝土梁基本相同,环氧涂层中石墨烯的掺量对...     

UHPC-T梁抗弯性能试验研究与理论计算

为研究配筋率和预应力对超高性能混凝土T梁(UHPC-T梁)抗弯性能的影响,设计并制作了4根UHPC-T梁与1根普通混凝土T梁,采用三等分点抗弯试验研究了T梁加载破坏的全过程特征,并采用理论公式计算了T梁的开裂弯矩和极限弯矩等关键性能参数。结果表明:配筋率对UHPC-T梁开裂荷载的影响不大; 相同配筋率下,预应力UHPC-T梁的极限承载力约为UHPC-T梁的1.4倍,UHPC-T梁的极限承载力约为普通混凝土T梁的2倍,表明预应力和UHPC均可明显提升T梁的极限承载能力; 与普通混凝土T梁相比,UHPC-T梁裂缝细而密,加载初期最大裂缝宽度发展较慢,裂缝宽度及其数量明显减少; 与UHPC-T梁相比,预应力UHPC-T梁能有效抑制裂缝的生成与发展,表明预应力和UHPC能改善T梁的抗裂性能; 各试验梁跨中正截面混凝土应变与荷载基本呈正比例关系,表明平截面假定同样适用于预应力UHPC-T梁与UHPC-T梁; T梁的理论开裂弯矩和极限弯矩均与相应的试验结果吻合较好,且两者之间的相对误差小于20%,满足工程设计要求。     

高强钢筋活性粉末混凝土简支梁刚度试验研究

在8根高强钢筋活性粉末混凝土简支梁受弯试验的基础上,通过改变试验梁的纵筋率、钢筋等级等因素,分析试验梁的承载性能和变形特点。结果表明,随着配筋率和钢筋等级的提高,试验梁的承载力和整体刚度也相应提高,延缓了纵筋进入塑性阶段的时间,有效约束裂缝的发展,降低梁在加载阶段的挠度。根据高强钢筋活性粉末混凝土梁自身受力特点建立抗弯刚度计算公式,并将计算值与试验值进行对比,结果表明两者吻合良好,可供高强钢筋活性粉末混凝土梁设计参考。     

钢纤维钢筋混凝土梁正截面强度的计算

本文从钢纤维钢筋混凝土梁受压边缘极限应变及钢纤维混凝土受压应力应变关系出发,讨论了梁受压区形心系数和等效矩形应力系数与钢纤维含量特征参数的关系,给出了弯曲抗压强度和弯曲抗拉强度的计算公式。文中又定义了钢纤维钢筋混凝土梁的界限相对受压区高度,建议了最大和最小配筋率的计算方法,以此为基础建立钢纤维钢筋混凝土梁正截面强度计算模型,提出了与普通钢筋混凝土梁正截面强度计算相衔接的钢纤维钢筋混凝土梁正截面强度的计算方法和相应的计算公式。