钢筋混凝土叠合梁短期挠度的数值模拟分析

首先对混凝土叠合梁的定义及研究现状进行了简单的论述,并从理论上分析了叠合梁挠度过大的发展机理;再通过ANSYS有限元软件对叠合梁和整浇梁进行数值模拟,形象地论证了模拟的正确性;最后,模拟叠合参数αh、αM及新旧混凝土强度对混凝土叠合梁短期挠度的影响,进而拟合出规律公式。     

二次受力钢筋混凝土连续叠合染的非线性分析

对钢筋混凝土连续叠合梁的截面受力性能进行非线性分析,得出叠合梁跨中截面的受力钢筋应力超前值比简支叠合梁的大、后浇混凝土受压应力滞后值比简支叠合梁的小,造成第1阶段的曲率、挠度增长过快,裂缝出现过早,利用有限元分析,发现连续叠合梁具有跨中截面弯矩超前,支座负钢筋应力滞后的特征,促使跨中和支座之产不断发生塑性内力重分布,从而提高了连续叠合梁的塑性变形能力、承载力、抗裂性。     

钢纤维混凝土叠合梁非线性有限元分析及破坏过程的计算机仿真

在试验研究的基础上,通过分析叠合梁二次成型、二次受力的过程,考虑材料非线性,运用V-F语言编制了钢纤维混凝土叠合梁非线性有限元计算程序,对钢纤维混凝土叠合梁从加载→开裂→破坏的全过程进行了数值模拟.将计算结果与实验结果作对比,二者吻合较好.同时,对掺入钢纤维后叠合梁的受力特性进行了研究.结果表明:随着钢钎维含量的提高有效的阻止了裂纹开展的程度,并能减缓"受拉钢筋应力超前"的现象.最后,通过构造DXF格式的图形转换文件,对钢纤维叠合梁的破坏过程实现了部分计算机仿真.     

考虑黏结-滑移效应的FRP筋混凝土受弯构件裂缝宽度计算方法

由于纤维增强聚合物(FRP)筋的弹性模量较低,FRP筋混凝土梁的设计状态通常采用其在正常使用极限状态下的裂缝宽度来控制,故准确预测最大裂缝宽度对FRP筋混凝土梁的设计及应用至关重要。FRP筋混凝土梁裂缝宽度的计算公式依然沿用我国《纤维增强复合材料建设工程应用技术规范》(GB 50608—2010)中的半经验计算公式,计算结果偏小。相较于经验公式,基于应力传递的数值计算模型可以充分反映开裂混凝土和FRP筋之间应力重分布的复杂特性。因此,在综合考虑FRP筋与混凝土间的黏结-滑移效应、裂缝间混凝土拉伸硬化效应以及材料非线性本构关系等问题的基础上,建立了FRP筋混凝土梁裂缝宽度计算的数值模型。数值分析中采用了两种黏结应力-滑移本构模型,通过对比可得,本构模型的选取对计算结果具有较大的影响。将数值模型计算结果与试验结果和按规范中公式计算的结果进行对比后发现:试验梁纯弯区短期平均裂缝宽度的模型预测结果与试验结果较为接近,两者比值的均值为0.92;按修正后的公式计算,结果更精确。     

组合封闭箍筋混凝土叠合梁受扭性能试验

组合封闭箍筋由下部开口箍筋和上部箍筋帽组成,可显著提高混凝土叠合梁的施工效率。为研究组合封闭箍筋对叠合梁受扭性能的影响,本文开展了9根采用4种组合封闭箍筋混凝土叠合梁的单调纯扭试验,对不同构造的组合封闭箍筋混凝土叠合梁的破坏形态、极限承载力、延性及变形能力等进行了系统的研究。结果表明:9根梁的主裂缝均为约45°夹角的螺旋状,最终破坏均为纵筋及箍筋受拉屈服,混凝土压碎;采用组合封闭箍筋叠合梁的受扭承载力与采用封闭箍筋现浇梁基本相同,采用不同组合封闭箍筋的叠合梁的受扭承载力和扭转刚度相近;9根梁的扭转延性系数在9.0~13.2,其中采用形式4组合封闭箍筋(开口箍筋两侧135°弯折、箍筋帽两侧90°弯折)的叠合梁的延性系数高。基于中美规范对上述梁的开裂扭矩和受扭承载力进行计算,规范计算值与试验值吻合较好。     

收缩徐变对装配式混凝土叠合梁挠度的影响

收缩徐变作用导致混凝土叠合梁挠度增加,从而影响构件的力学性能。为了研究收缩徐变作用下混凝土叠合梁挠度增加规律,建立了收缩徐变作用下混凝土叠合梁挠度计算方法,与数值模拟进行比较,结果相近。运用该方法对混凝土叠合梁的加载龄期、应力水平进行敏感性分析,结果表明：应力水平不同时,混凝土叠合梁挠度随加载龄期呈现不同变化趋势,应力水平较低时,挠度随加载龄期增大而增大,反之,挠度随加载龄期增大而减小;混凝土叠合梁叠合面处的徐变微差相对收缩微差较小,叠合面处预制和现浇混凝土变形不一致引起的挠度主要由收缩不一致引起。     

混凝土叠合梁设计理论综述

首先对叠合梁受力性能方面的研究成果进行了归纳和分析,着重分析了二次受力叠合梁在受力过程中受拉钢筋"应力超前"、后浇混凝土"受压应变滞后"和截面内力转移等的机理;在此基础上,对叠合梁的界限受压区高度、正截面受弯承载力、斜截面受剪承载力、叠合面受剪承载能力和变形计算进行了分析与综述;最后,分析了预应力RPC-NC叠合梁的应用前景,并对其设计要点进行了分析,以期推动这种新结构的发展.     

配筋钢纤维混凝土叠合梁受力性能试验研究

本文通过21根叠合梁的试验研究,探讨了配筋钢纤维混凝土叠合梁正截面受力性能,分析了钢纤维的掺入对叠合梁受拉钢筋“应力超前”效应减缓的程度,提出了配筋钢纤维混凝土叠合梁受拉钢筋应力限值的公式。     

叠合梁斜截面抗剪性能的试验研究

通过对叠合模型梁的承载能力、梁的变形特征、裂缝的形成和发展过程以及梁中箍筋、纵筋应力变化情况的观测,得到了按斜截面抗剪强度设计的叠合梁的破坏过程,以及在这个过程中箍筋所起的影响作用.试验结果表明:参照整浇梁的理论计算方法,二次受力叠合梁的极限抗剪承载力比相应情况的整浇梁要略高,其中箍筋的实际有效作用比由规范公式[1]计算得出的理论贡献值要大;梁的变形特性以及裂缝开展情况与一般整浇梁很类似,其最终破坏形态也与一般整浇梁接近.试验成果为叠合梁的进一步研究和工程应用提供了有价值的实验依据.     

碳纤维布加固混凝土叠合梁正截面承载力有限元分析

对碳纤维布加固叠合梁抗弯承载力进行有限元分析,给出了相同荷载作用下普通钢筋混凝土梁、碳纤维布加固钢筋混凝土梁、钢筋混凝土叠合梁以及碳纤维布加固混凝土叠合梁相应的数值解,并对数值结果进行分析.计算结果表明,碳纤维布加固混凝土叠合梁不仅能提高梁的强度,而且还增大梁的刚度,对于适筋破坏梁起到较好的加固效果.     

砼叠合连续梁特殊截面处正截面受力性能分析

混凝土叠合连续梁由于其特殊的使用性能在实际工程中具有实用意义,利用大型通用有限元软件ANSYS模拟一组叠合连续梁和对比梁,通过对比发现叠合连续梁在跨中截面存在受拉钢筋应力超前和后浇层受压区混凝土应力滞后以及支座负弯矩处受拉钢筋应力滞后等现象,为实际工程中的设计和施工提供了理论依据,使其更能广泛的应用。     

砼叠合连续梁特殊界面处理正截面受力性能分析

混凝土叠合连续梁由于其特殊的使用性能在实际工程中具有实用意义,利用大型通用有限元软件ANSYS模拟一组叠合连续梁和对比梁,通过对比发现叠合连续梁在跨中截面存在受拉钢筋应力超前和后浇层受压区混凝土应力滞后以及支座负弯矩处受拉钢筋应力滞后等现象,为实际工程中的设计和施工提供了理论依据,使其更能广泛的应用。     

无粘结部分预应力纤维聚合物筋混凝土梁试验

目的研究无粘结CFRP筋部分预应力混凝土受弯构件的受力性能,荷载作用下CFRP筋应力增量、受弯构件变形以及裂缝分布特征.方法设计制作4根简支试验梁,梁中以CFRP筋作无粘结预应力筋、普通钢筋作非预应力筋,对试验梁在两点进行分级加载,根据各梁试验结果对这类梁的受力性能展开研究.结果试验梁的裂缝分布比较均匀,且主要集中在纯弯曲段;混凝土的开裂对梁的变形及CFRP筋应力增量影响不大,而非预应力钢筋屈服后,试验梁变形及CFRP筋应力增量明显增大,且CFRP筋极限应力增量受综合配筋指标影响显著;提出了以综合配筋指标为自变量的无粘结CFRP筋极限应力增量计算公式.结论无粘结CFRP筋部分预应力混凝土受弯构件有良好的力学性能,试验结果为开展这类梁的设计研究提供了理论依据.     

预应力RPC-NC叠合梁弯曲疲劳性能试验分析

为研究预应力活性粉末混凝土(RPC)-普通混凝土(NC)叠合梁的弯曲疲劳性能,以中国铁路32 m跨度T型梁为原型,设计并制作了4根完全相同的缩尺模型RPC-NC叠合梁,其中1根梁进行静载试验另外3根梁进行等幅疲劳试验.对试验梁在不同疲劳加载循环下的正截面应变分布、受压区NC应变变化、裂缝发展、疲劳挠度及刚度发展的变化规律进行了分析,并将疲劳加载后未发生疲劳破坏的叠合梁、未经历疲劳加载的叠合梁以及相同结构尺寸和配筋情况下的普通混凝土梁的静力弯曲性能进行对比.结果表明:和普通混凝土适筋梁相同,RPC-NC叠合梁的疲劳破坏由非预应力纵筋疲劳断裂引起;在疲劳荷载作用下,截面应变沿截面高度始终近似呈线性分布,RPC-NC叠合梁正截面变形符合平截面假定;疲劳加载结束后,未发生破坏的RPC-NC叠合梁和疲劳加载前相比延性有所下降,但仍大于未经历疲劳加载的普通混凝土梁.根据试验结果,拟合得到试验梁与疲劳加载循环次数有关的刚度退化公式,可为RPC-NC叠合梁的设计提供一定的参考.     

预应力活性粉末混凝土-普通混凝土叠合梁疲劳全过程分析

为了推广活性粉末混凝土在桥梁工程中的应用,对预应力活性粉末混凝土（RPC）-普通混凝土（NC）叠合梁疲劳破坏的全过程进行分析. 建立NC、RPC、非预应力筋和预应力筋的疲劳损伤退化模型,结合分段线性法提出预应力RPC-NC叠合梁的疲劳全过程分析方法,并针对考虑RPC抗拉疲劳性能与否这2种情况分别进行计算. 为了验证该分析方法的有效性,对2根预应力RPC-NC叠合梁进行等幅疲劳循环加载,试验结果和计算结果的对比表明,当不考虑RPC抗拉强度时,非预应力筋应力的计算结果明显偏大,导致分析结果过于保守;在考虑RPC抗拉强度的情况下,使用该方法可以较为准确地描述预应力RPC-NC叠合梁的疲劳退化过程.     

配置高强钢筋的无粘结部分预应力梁受弯试验研究及有限元模拟分析

通过对3根无黏结部分预应力混凝土梁进行受弯性能试验,对比分析混凝土强度等级对配置600 MPa钢筋的无粘结部分预应力混凝土梁的挠度、抗弯承载力的影响。采用ANSYS软件对试验梁进行有限元模拟,分析结果和试验结果较为吻合。用ANSYS有限元软件分析研究非预应力筋配筋率,非预应力钢筋强度等级及预应力度对梁挠度、极限应力增量及抗弯承载力的影响。研究结果表明:增大非预应力筋钢筋强度可以提高梁的极限承载能力和极限应力增量;提高非预应力筋的配筋率或者增大预应力度可以提高梁的极限承载能力但不会提高粱的极限应力增量。     

高强钢筋活性粉未混凝土简支梁斜裂缝宽度试验研究

为了研究高强钢筋"活性粉末混凝土"简支梁斜裂缝宽度的发展规律,对4根不同强度等级纵筋和箍筋率的RPC简支梁进行抗剪试验,得到简支梁在各级荷载作用下的裂缝开展图.研究结果表明:在斜裂缝初期,纵筋强度等级的不同对无腹筋梁斜裂缝宽度没有明显影响,但斜裂缝发展到一定程度后,强度等级高的纵筋更加有效地抑制了斜裂缝的开展;箍筋率的提高对RPC简支梁斜裂缝宽度具有明显影响,并导致梁发生不同形态的破坏.通过对梁裂缝宽度发展规律的研究分析,得出了高强钢筋RPC简支梁最大斜裂缝宽度与平均斜裂缝宽度的关系公式.     

采用焊接箍筋的钢筋混凝土梁斜截面受剪性能试验研究

焊接箍筋具有节约钢材、节约工时、方便施工、可工业化和标准化生产等性能优势,具有良好应用前景.为研究采用焊接箍筋的钢筋混凝土梁斜截面抗剪性能,分别对4个采用焊接箍筋混凝土梁和4个采用传统绑扎箍筋混凝土梁试件的受剪性能试验研究.结合试验研究,考察了焊接箍筋梁和普通绑扎箍筋梁试件裂缝开展过程和梁受剪破坏形态,分析了各试件抗剪承载能力和箍筋应力发展过程.试验研究结果表明在钢筋混凝土梁中以焊接箍筋替代传统绑扎箍筋是作为抗剪箍筋是可行的,主要表现在焊接箍筋混凝土梁与普通箍筋混凝土梁的裂缝开展、变形发展和破坏形态基本相同,并且焊接箍筋混凝土梁的极限抗剪承载力略高于普通箍筋混凝土梁.另外,经对比分析,焊接箍筋混凝土梁斜截面受剪承载能力稍高于现行规范建议的钢筋混凝土梁斜截面承载能力计算公式的计算结果.本文研究结果可为焊接箍筋混凝土梁的后续研究和工程推广应用提供理论依据.     

配置高强箍筋混凝土柱承载力数值分析

通过对6根配置不同强度、不同箍筋间距的高强混凝土柱在轴向压力作用下进行非线性有限元数值模拟,研究了混凝土轴压柱应力—应变关系曲线和裂缝开展规律、箍筋约束混凝土的机理、箍筋间距和箍筋强度对混凝土轴压柱承载力的影响。结果表明：伴随着箍筋间距的加密和箍筋强度的提高,混凝土柱的承载力和峰值应变有着显著的提高。     

钢筋混凝土结构三维非线性有限元裂缝追踪计算探讨

用有限元法在计算机上对钢筋混凝土结构裂缝的产生与发展进行数值模拟时,有限元模型的选取至关重要,采用不同的有限元模型模拟出来的结果相差较大.本文针对钢筋混凝土结构的裂缝分析,提出了考虑箍筋和受压钢筋作用的三维有限元分析模型,同时引入混凝土多参数强度准则和非线性本构关系,对钢筋混凝土结构进行三维非线性有限元应力分析及裂缝开裂过程追踪;并与试验结果进行比较,吻合较好;说明考虑了箍筋作用的有限元模型对钢筋混凝土结构裂缝分析来说是较为合理的有限元模型.