橡胶集料混凝土与钢组合梁非线性分析

橡胶集料混凝土作为一种绿色环保材料,具有延性好、抗裂性强、耗能性突出、耐磨性良好等特点.本文采用有限元分析软件对四种不同橡胶掺量混凝土-钢组合梁进行了非线性分析,着重分析橡胶混凝土对组合梁性能的改善情况.分析表明,相较于普通混凝土-钢组合梁,橡胶混凝土-钢组合梁的延性、橡胶混凝土板的抗裂性、抗剪连接件的抗剪能力均有显著提高.随着橡胶掺量的增加,组合梁的耗能性逐渐增加,极限承载力有小幅度降低.     

橡胶膨胀混凝土抗裂性能和力学性能研究

为研究橡胶集料高抗开裂混凝土的抗开裂性能,研究了普通砂浆、橡胶集料砂浆、掺膨胀剂砂浆和双掺橡胶集料与膨胀剂砂浆的抗开裂性能以及普通混凝土、橡胶集料混凝土、补偿收缩混凝土和双掺橡胶集料与膨胀剂混凝土的力学性能。试验结果表明,在砂浆中加入膨胀剂和橡胶能提高混凝土的抗裂性,两者复掺优于单掺膨胀剂砂浆、橡胶集料砂浆和普通砂浆;膨胀剂的掺加提高了橡胶混凝土的抗压和抗折强度,同时也减少了混凝土的压折比,弥补了橡胶加入后混凝土强度的部分减少量。     

聚丙烯纤维陶粒混凝土梁的试验研究

通过6根不同聚丙烯纤维掺量的钢筋陶粒混凝土梁的试验,研究了聚丙烯纤维掺量对钢筋陶粒混凝土梁开裂荷载、极限荷载、挠度和裂缝的影响,分析了聚丙烯纤维的作用机理.试验结果表明,掺入聚丙烯纤维可提高钢筋陶粒混凝土梁的开裂荷载,并能提高构件的极限承载力和梁变形能力,但只有适合的掺量才能达到最佳效果.另外,聚丙烯纤维的掺入对梁的刚度影响不大.     

橡胶集料混凝土梁的平截面试验研究

通过试验,实测不同橡胶集料体积掺量(0、5%、10%)的混凝土梁纯弯段侧面不同高度的应变,研究分析了不同橡胶颗粒体积分数对橡胶集料混凝土平截面假定的影响。试验结果表明:不同橡胶集料体积掺量的混凝土梁在荷载作用下,混凝土梁不同高度的应变基本上保持直线,应变值的大小与测点离中性轴的距离成正比,即橡胶集料混凝土梁的应变服从平截面假定。同时,在0～10%橡胶集料体积分数掺量区间内,存在着某一体积掺量值,使得混凝土试件在同荷载作用下、相同位置的应变值达到最大。     

纵筋焊接锚固型钢纤维高强混凝土牛腿受剪性能试验研究

牛腿构件受力纵筋采用焊接锚固形式,通过6个高强混凝土牛腿构件的受剪加载试验,研究高强混凝土牛腿的受力机理及破坏模式,分析剪跨比和钢纤维掺量对牛腿受剪性能的影响。结果表明:随着剪跨比的增大,牛腿开裂荷载和极限承载力显著降低;随着钢纤维掺量的增加,牛腿开裂荷载显著增加,裂缝宽度、极限承载力得到改善。     

掺锂渣再生粗骨料混凝土梁受弯承载力试验研究

以再生粗骨料替代率、锂渣掺量为变化因素,设计9根掺锂渣再生粗骨料混凝土梁进行受弯性能试验。探讨试验梁与普通混凝土梁在破坏形态方面的异同,不同再生粗骨料替代率、锂渣掺量对试验梁的平截面假定的适用性与承载力的影响。试验分析表明:在一定再生粗骨料替代率和锂渣掺量下,相对于普通混凝土梁,试验梁的抗裂性能会显著提高,而屈服、极限荷载则有幅度相对较小的提高;试验梁开裂、极限荷载可用现行相关规范方法计算。     

黏土砖再生骨料混凝土柱轴心受压承载力试验研究

配制黏土砖再生骨料替代率为0、20%、25%、30%、35%的混凝土柱试件,并进行轴心抗压试验。结果表明:黏土砖再生骨料掺量越大,混凝土柱进入塑性阶段和顶端及柱身出现裂缝的时间越早,裂缝贯通速度和柱子破坏越快,承载力越低。黏土砖再生骨料混凝土柱的开裂荷载和极限荷载均随黏土砖再生骨料掺量的增加而降低,当掺量为30%时,开裂荷载和极限荷载的降低幅度分别为19.91%、14.10%;当掺量达到35%时,开裂荷载和极限荷载的降低幅度分别为27.44%、18.31%,与上一级掺量均有较大的变化。建议黏土砖再生骨料掺量不宜大于30%。     

钢-混凝土-ECC组合梁受弯性能试验研究与有限元分析

为解决连续组合梁桥负弯矩区桥面板易于开裂的问题,提出了适用于连续组合梁桥负弯矩区的钢-混凝土-ECC组合桥面结构,将表面一定厚度的混凝土替换为混杂纤维ECC,提高连续组合梁桥负弯矩区耐久性。设计并完成了2根钢-混凝土-ECC组合梁和1根钢-混凝土组合梁的静力单调加载试验。结果表明：在纵向配筋相同的情况下,ECC组合桥面结构的屈服荷载和极限荷载高于传统组合结构的,开裂荷载远高于传统组合结构的,且裂缝数量减少、宽度减小。基于试验数据,对GB 50017—2017《钢结构设计标准》中组合梁负弯矩受弯承载力计算方法进行了修正并验证,计算值与试验值吻合良好。利用ABAQUS软件建立了钢-混凝土-ECC组合桥面结构有限元模型,进行试验模拟和参数分析,研究发现ECC厚度增加对各项指标提升效率呈下降趋势;配筋率与各项指标成正比;在短期荷载作用下,2层配筋的组合梁开裂荷载与3层配筋的组合梁接近,但屈服荷载和极限荷载有明显提高。     

橡胶集料钢筋混凝土梁受弯性能初探

本文根据橡胶集料混凝土比普通混凝土延性好、应变大、抗裂性能强、吸收能量高等特征,基于普通混凝土的理论基础,对橡胶集料混凝土压应力-压应变曲线进行了修正和拓展,初步探讨了橡胶集料钢筋混凝土梁正截面受弯承载力的基本性能,给出了该曲线关键点的数值取值范围,本文同时给出在橡胶集料混凝土极限压应变取0．006时,相同条件下,橡胶集料钢筋混凝土梁与普通钢筋混凝土梁正截面受弯承载力的设计算例。     

工业建筑用高强度纤维混凝土组合梁的受弯性能试验研究

在研究过程中采取高强度纤维混凝土组合梁的试验模式,针对性研究其破坏特征和受力性能,并分析计算高强度纤维混凝土组合梁的正截面受弯承载力的有效方法,确定其可行性。最终得出以下结论:高强度纤维混凝土组合梁的抗弯承载力和抗弯刚度比普通混凝土梁的曲线整体要高;在210 kN荷载下,普通混凝土的纵筋进入屈服阶段;在280 kN荷载下,高强度纤维混凝土组合梁纵筋的应变仍然呈线性增长状态,未进入屈服阶段。普通混凝土梁中箍筋的应力比高强度纤维混凝土组合梁的要大;组合梁的极限抗弯承载力可通过简化塑性理论进行计算。在混凝土强度相同时,提高钢材强度等级,组合梁受弯承载力提高明显,如果钢材的强度等级是一致的,那么随着混凝土强度等级的提升,组合梁将能承受更大的极限受弯承载力。     

预应力型钢超高强混凝土组合梁受弯性能试验研究及承载能力分析

通过对12根预应力型钢超高强混凝土组合梁进行静力荷载作用下受弯性能试验,分析预应力型钢超高强混凝土组合梁荷载-挠度曲线和跨中控制截面应变分布的变化规律。试验结果表明:该组合梁荷载-位移曲线具有明显的开裂拐点、屈服拐点、峰值拐点和峰值后持载特征;从加载至峰值荷载的90%,试验梁跨中控制截面均满足平截面假定;试验梁达到极限状态后,内置工字钢截面应力发生变化,使该组合梁在超高强混凝土脆性破坏后仍具有较高剩余承载力。基于试验结果,采用简单叠加法和变形协同分析法,分别提出了预应力型钢超高强混凝土组合梁正截面受弯承载力计算式,结果表明:两种计算式均有一定的适用性,基于简单叠加法的正截面受弯承载力计算式计算结果较为保守,基于协同分析法的正截面受弯承载力计算式计算结果与试验结果吻合较好。     

预应力钢骨混凝土梁非线性分析

为进一步研究预应力钢骨混凝土梁的工作性能,运用有限条带法,考虑材料非线性,编制计算程序,对其在单调荷载作用下的整个受力过程进行分析。计算得到预应力与普通钢骨混凝土梁在开裂阶段、屈服阶段、极限阶段的荷载、位移值,及混凝土强度、含钢率、有效预应力、非预应力筋配筋率对预应力钢骨混凝土梁荷载—变形关系的影响曲线。结果表明,对钢骨混凝土梁施加预应力,能显著提高构件的开裂承载力和极限承载力,但其延性有所降低;混凝土强度等级越高,梁的开裂承载力和极限承载力越大;含钢率越大,截面刚度越大,构件承载力提高越明显;开裂前阶段,非预应力筋配筋率对构件承载力的影响较小,开裂后,非预应力筋配筋率越大,梁的极限承载力越大。     

体外预应力钢-混凝土组合梁负弯矩区的承载力研究

通过体外预应力组合梁的承载力试验,研究了负弯矩作用下体外预应力组合梁的开裂和极限承载力。研究结果表明:对负弯矩区组合梁施加体外预应力后,可有效提高截面的开裂弯矩。负弯矩作用下体外预应力组合梁的预应力增量很小,可忽略。一般情况下,对负弯矩截面施加体外预应力,不会提高截面的屈服承载弯矩。负弯矩作用下体外预应力组合梁的极限承载力受失稳控制。把预应力作用作为等效荷载,探讨组合梁失稳承载力的计算方法,采用BS5400:Part3方法计算了预应力组合梁的失稳临界弯矩。     

钢纤维体积掺率对无腹筋活性粉末混凝土简支梁抗剪性能的影响

通过对无腹筋活性粉末混凝土(RPC)简支梁的抗剪试验,分析不同钢纤维体积掺率对RPC简支梁的破坏形态、荷载-挠度曲线以及剪切开裂承载力和抗剪极限承载力的影响。试验结果表明:随着钢纤维体积掺率的增加,RPC简支梁裂缝发展充分,破坏形态有由斜拉破坏转化为剪压破坏的趋势;随钢纤维体积掺率的增大,梁跨中挠度增大;随钢纤维体积掺率的增大,剪切开裂承载力和抗剪极限承载力呈线性增大。在考虑钢纤维增强作用的基础上,基于现行混凝土及钢纤维混凝土技术标准,提出无腹筋RPC简支梁斜截面抗剪承载力的建议算式,其计算值较试验值偏于安全。     

BFRP筋钢纤维部分增强再生混凝土梁抗弯性能研究

设计了7根BFRP筋钢纤维再生混凝土梁,研究了钢纤维体积掺量(vsf)和钢纤维混凝土层厚度(hsf)对试验梁抗弯性能的影响,分析了各试验梁受弯破坏模式、承载力变化、裂缝发展及挠度变形。试验结果表明:钢纤维体积掺量和钢纤维混凝土层厚度均对BFRP筋钢纤维再生混凝土梁受弯承载力具有一定的影响。随着钢纤维体积掺量的提高,BFRP筋钢纤维再生混凝土梁的开裂荷载和极限荷载均有一定程度的增加,但并非线性增长。同时,发现在混凝土受拉区掺入钢纤维可有效降低BFRP筋钢纤维再生混凝土梁的挠度,抑制裂缝的发展;且随着钢纤维再生混凝土层厚度的增加,试验梁的极限承载力逐渐增加,当刚纤维掺量为1%,截面高度为全截面高度的0.6倍时,梁受弯承载力为全截面钢纤维再生混凝土梁的91.5%。     

钢纤维高强混凝土牛腿受剪性能试验研究

通过集中竖向荷载作用下9根剪跨比为0.2~0.4、钢纤维体积掺量为0~1.5%钢纤维高强混凝土双面支撑牛腿的受剪性能试验,研究剪跨比、纵筋配筋率、箍筋配筋率、钢纤维掺量对牛腿试件开裂荷载、极限荷载及破坏形态的影响。采用我国GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中牛腿承载力计算方法对9根试件进行计算,并与采用拉压杆模型的规范ACI 318-14、EN 1992-1-1:2004和CSA A23.3-04的计算结果进行对比分析。研究结果表明：小剪跨比混凝土牛腿主要发生斜压破坏和斜剪破坏两种典型破坏形态,随剪跨比增大,牛腿承载力显著减小;提高钢纤维体积掺量,有助于提高牛腿开裂荷载和延性;随着纵向配筋率的提高,牛腿承载力显著提高;提高箍筋配筋率有利于提高牛腿开裂荷载和受剪承载力。由于牛腿同时承受正应力和剪应力的作用,属于复杂受力状态,采用拉压杆模型计算牛腿承载力具有清晰的力学概念,但计算结果较为保守,各参数取值尚需进一步研究;而GB 50010—2010中采用经验公式计算牛腿的受剪承载力,与试验结果较为接近。     

B03级加气混凝土复合板抗弯性能研究

为研究B03级加气混凝土复合板的抗弯性能,对两块B03级加气混凝土复合板和两块B03级加气混凝土板进行四分点弯曲试验。试验结果表明,B03级加气混凝土复合板较普通B03级加气混凝土板的抗弯性能得到较大改善,开裂荷载提高约1.3倍,极限承载力提高约2倍,开裂前抗弯刚度提高约2.2倍。基于普通加气混凝土承载力公式计算了B03级加气混凝土板及其复合板的抗裂荷载和极限承载力,与试验结果相比,理论计算结果较为保守,表明两种类型的板材均具有一定的安全储备。B03级加气混凝土复合板的开裂荷载实测值和理论值均能满足北京地区100m以下高层居住建筑围护结构的抗风设计要求。     

钢板-超高性能混凝土梁有限元分析研究

为了研究钢板-超高性能混凝土(UHPC)组合梁的抗弯性能,在钢板-UHPC-T组合梁方案下,以钢板厚度、钢板强度等级、UHPC抗拉强度和UHPC极限拉应变为参数,利用ABAQUS软件进行了有限元分析。结果表明:钢板厚度和钢板强度等级的改变对组合梁抗弯承载力的提高作用较为明显;UHPC抗拉强度的提高可以适当提高开裂荷载;UHPC极限拉应变的增加可适当提高梁体的延性。     

橡胶集料混凝土梁正截面抗裂性能研究

橡胶集料混凝土塑性较大,普通混凝土的抗裂度公式不再适用.在试验的基础上,对相关参数加以修正,根据正截面受弯承载力计算理论,运用混凝土力学分析方法,导出橡胶集料混凝土梁的开裂弯矩计算公式,计算值与试验值符合良好.     

钢板-混凝土组合简支梁的试验研究

对8根钢板-混凝土组合简支梁进行试验研究与承载力分析,量测并分析试件的荷载、挠度及应变,观测试件的裂缝发展情况。试件的破坏形态包括弯曲破坏、钢板剥离破坏及混合破坏等形式。试验表明,若合理地配置栓钉连接件,钢板和钢筋混凝土可以形成组合截面共同工作,试件呈现出典型的弯曲破坏方式,有良好的承载能力和延性性能。对钢板-混凝土组合梁的开裂荷载、极限抗弯承载力及钢板剥离承载力进行理论分析计算,计算结果与试验结果吻合良好。