预应力CFRP布加固混凝土梁受剪分析

为开展负载状态下预应力碳纤维布加固低强度混凝土梁斜截面受剪承载力性能的研究,依据配箍率不同设计制作3组共计12根钢筋混凝土梁,每组选择1根非加固钢筋混凝土梁作为对比梁,其余3根预加载至对比梁极限受剪承载力的40%,在持荷状态下利用预应力碳纤维布对试验梁弯剪区段进行加固。完成了12根试验梁单点加载受剪试验,获得了承载力、变形等试验数据。基于实测数据,利用ABAQUS有限元分析软件建立了预应力碳纤维布加固低强度混凝土负载梁的有限元分析模型,经过理论分析,建立了预应力碳纤维布加固低强度混凝土负载梁斜截面受剪承载力计算公式。     

碳纤维复材筋增强混凝土梁受剪性能试验研究

为研究碳纤维复材(CFRP)筋增强混凝土梁的受剪性能,以配箍率和剪跨比为试验变量,进行了3根两点集中荷载作用下的CFRP筋简支梁受剪试验,对CFRP筋梁的裂缝发展、破坏形态、斜向开裂荷载、跨中挠度、受剪承载力等进行了观察和测量。试验结果表明:CFRP筋梁的剪切破坏由贯通斜裂缝所致,配箍率和剪跨比对斜向开裂荷载和极限承载力影响显著。将本次试验值与我国《纤维增强复合材料建设工程应用技术规范》(GB 50608-2010)、美国规范ACI 440. 1R-06和英国规范BISEI-1999规范的计算值进行对比分析,结合此次试验结果和国内外搜集的70组已有试验数据,对我国GB 50608-2010的受剪承载力计算公式的准确性和安全性进行探讨,提出了一种计算CFRP筋梁抗剪承载力的建议公式。     

轻骨料混凝土无腹筋梁受剪性能试验研究

为研究骨料种类对无腹筋梁受剪性能的影响,以剪跨比和纵筋配筋率为变量,进行了16根集中荷载作用下的无腹筋混凝土简支梁受剪性能试验,其中8根采用普通碎石混凝土,8根梁采用页岩陶粒（轻骨料）混凝土,对轻骨料和普通混凝土梁的裂缝发展、破坏形态、斜向开裂荷载、受剪承载力、跨中挠度、裂缝面相对位移等进行了观察和测量。对比分析表明：轻骨料混凝土梁的斜向开裂荷载和受剪承载力均低于普通混凝土梁,其裂缝面较普通混凝土的更加光滑;将轻骨料混凝土梁受剪承载力试验值与采用我国JGJ 12-2006《轻骨料混凝土结构技术规程》和美国规范ACI 318-11、加拿大规范CSA 23.3-04、欧洲规范EC 2方法的计算值进行对比分析,结合此次试验结果和从国内外文献中搜集的126组已有试验数据,对我国JGJ 12-2006的受剪承载力公式的准确性和安全性进行探讨,提出了无腹筋轻骨料混凝土梁受剪承载力计算的建议公式。     

高强箍筋高强混凝土梁受剪试验研究

设计了一套使钢筋混凝土梁剪切破坏稳定可控的刚性试验系统,利用该试验系统,完成了19根剪跨比为3的钢筋混凝土简支梁的剪切破坏试验,得到了荷载-挠度曲线。根据试验结果,分析了混凝土强度等级、箍筋的强度和倾角、纵筋配筋率和纵向分布钢筋等因素对试验梁破坏形态、剪切延性系数和受剪承载力的影响,并将受剪承载力试验值与我国混凝土结构设计规范和美国ACI规范计算值进行了对比。结果表明:对于剪跨比等于3的梁,适当配置腹筋,可以改善其延性性能;在高强混凝土梁中应用高强箍筋,可使两种材料的强度充分发挥,不仅增加了梁的剪切延性,而且提高了梁的受剪承载力;高强箍筋高强混凝土梁的受剪承载力仍可采用我国现行混凝土结构设计规范公式进行计算,但是对于高强混凝土无腹筋梁、纵筋配筋率低的梁和配有高强箍筋的普通强度混凝土梁安全度偏低。     

钢筋混凝土有腹筋梁受剪机理试验研究

为研究钢筋混凝土有腹筋梁的受剪机理,以剪跨比、混凝土强度等级、配箍率为变量,完成了集中荷载作用下16根钢筋混凝土简支梁受剪性能试验。为了避免过高的纵筋配筋率,采用HRB600级钢筋作为纵向受拉钢筋。通过在箍筋内部开槽预埋电阻应变片测量箍筋的应变,分别得到钢筋混凝土有腹筋梁中混凝土和箍筋承担的剪力。试验结果表明：剪跨比和混凝土强度等级对混凝土和箍筋分担的剪力在总剪力中所占比例有显著影响,且二者呈相反的变化趋势;当剪跨比较小时,配箍能提升混凝土的受剪承载力,但箍筋本身承担的剪力较小,箍筋甚至不能屈服;当剪跨比较大时,斜裂缝倾角小于45°,实际与裂缝相交的箍筋数量多于按45°计算的数量,箍筋承担的剪力增大。与无腹筋梁相比,大剪跨比（剪跨比为3）有腹筋梁中混凝土承担的剪力减小。在试验研究的基础上,收集了国内外369根有腹筋梁受剪承载力的试验数据,采用统计分析方法得到了有腹筋梁受剪承载力计算公式,其较GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》计算公式更加合理,计算结果也偏于安全。     

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。     

预应力箍筋加固RC梁受剪性能试验研究

对14根预应力箍筋加固混凝土梁进行了受剪性能试验研究。试验结果表明：采用预应力箍筋加固混凝土梁,能提高梁的受剪承载力,并对梁斜裂缝宽度有一定的限制作用。根据试验实测数据的回归分析,得到了预应力箍筋加固混凝土梁斜截面抗裂度和不同情况下预应力箍筋贡献的抗剪计算公式,计算结果与试验值吻合较好。     

煤矸石混凝土梁受剪性能试验研究

为研究煤矸石混凝土梁受剪性能,对9个煤矸石混凝土梁和1个普通混凝土对照梁进行了受剪试验,分析了煤矸石混凝土梁斜截面破坏形态、开裂荷载和受剪承载力。结果表明:煤矸石混凝土梁和普通混凝土梁受剪破坏形态相似;在同一荷载等级下,煤矸石混凝土梁试件跨中挠度随煤矸石取代率的增加而增大,而达到各试件极限荷载时其挠度值相差不大;斜向开裂荷载随煤矸石取代率的增加而减小,煤矸石混凝土梁较普通混凝土梁降低了19.6%～31.5%;受剪承载力随煤矸石取代率的增加也有降低趋势,煤矸石混凝土梁较普通混凝土梁降低了8.9%～24.0%;此外,剪跨比和配箍率对煤矸石混凝土梁受剪性能的影响与普通混凝土梁相似,受剪承载力随剪跨比的增加而减小,随配箍率的增加而增加;煤矸石混凝土梁受剪承载力计算可采用GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中公式,且计算结果有一定的安全储备。     

钢-纤维复合纵筋和玄武岩纤维复合纵筋混凝土梁受剪承载力试验研究

为了研究纵筋分别采用钢-纤维复合筋(SFCB)和玄武岩纤维复合筋(BFRP筋)的混凝土梁受剪性能,以普通钢筋混凝土梁作为对比,设计并开展了46根梁的受剪承载力试验,变化参数为剪跨比、纵筋配筋率和有无箍筋。试验结果表明：三种纵筋梁的受剪承载力均随着剪跨比的减小而增大;SFCB梁的受剪承载力随着纵筋配筋率的增大也增大。此外,提出广义销栓作用影响系数的概念,推导其计算式,用于评价复合纵筋和玄武岩纵筋对混凝土梁受剪承载力的贡献,并据此建立受剪承载力计算式。经与国内外共223组混凝土梁(纵筋为钢筋、BFRP筋和SFCB等)受剪试验数据对比,验证所提广义销栓作用受剪承载力计算式的正确性。在此基础上,采用与钢筋混凝土梁受剪承载力规范公式相近的安全度,建议了适用于纵筋为复合筋和玄武岩筋的混凝土梁受剪承载力设计公式。     

预应力CFRP筋混凝土T梁受力性能试验研究

本文对配置部分粘结和完全粘结预应力CFRP筋的部分预应力混凝土T梁进行了受力性能试验研究。根据试验结果对预应力CFRP筋混凝土T梁的受力过程、破坏模式、部分粘结筋应力增量以及裂缝分布等进行了较为详细的研究,对基于能量耗散的观点引入的延性指标进行了探讨,提出承载力计算公式,并对预应力CFRP筋混凝土梁的破坏模式、开裂弯矩、极限弯矩以及部分粘结筋的应力进行了预测。试验研究结果表明:部分粘结预应力CFRP筋混凝土梁与完全粘结预应力CFRP筋混凝土梁相比,前者具有更好的变形能力和延性性能而两者的极限承载能力相差较小;为避免CFRP配筋结构由于CFRP筋拉断而发生灾难性的破坏,CFRP配筋梁期望发生混凝土压碎破坏;采用本文方法计算得到预应力CFRP筋混凝土梁的破坏模式、开裂弯矩、极限弯矩以及CFRP筋的极限应力与试验结果吻合较好,计算结果具有较高的精度。     

受火后CFRP布加固钢筋混凝土梁受剪性能试验研究

通过2根未受火钢筋混凝土梁、2根受火后钢筋混凝土梁和4根受火后CFRP布加固钢筋混凝土梁的静载试验,研究了剪跨比、CFRP布加固量和楼板翼缘对受火后钢筋混凝土梁受剪加固效果的影响。采用自编有限元程序分析受火损伤的混凝土梁截面通过等截面修复后截面混凝土抗拉强度的平均折减系数,提出受火后CFRP布加固钢筋混凝土梁受剪承载力的实用计算方法。研究结果表明:加固梁破坏时,外包的CFRP布发生拉断破坏,"U形包裹加压条"的CFRP布发生剥离破坏;受火后外包CFRP布加固混凝土矩形梁的受剪承载力相比未受火钢筋混凝土梁提高了5.3%~16.6%;受火后"U形包裹加压条"方式加固混凝土T形梁的受剪承载力相比对应未受火矩形梁提高了34.0%。提出的受火后CFRP布加固钢筋混凝土梁受剪承载力的计算式具备一定的安全保证率,可用于该类构件受火后的受剪加固计算。     

内嵌预应力碳纤维筋加固混凝土梁受力性能试验研究

通过对内嵌预应力碳纤维加固混凝土梁的静力加载试验,对其受力过程、破坏形态、承载力、延性和变形情况进行了分析。试验结果表明：内嵌预应力碳纤维筋加固混凝土梁能大幅度提高被加固梁的开裂荷载和极限荷载,延迟裂缝开展,改善梁的正常使用状态;有效减小加固构件的变形,延缓筋材屈服,充分利用碳纤维筋的高强性能;且随着加固量及初始预应力水平的提高,被加固试件的延性有所降低。内嵌预应力碳纤维筋加固法能有效解决现有加固方法在材料利用不充分,粘结剥离破坏等方面的缺点,是一种行之有效的加固方法。     

持载混凝土梁端锚无黏结预应力U形碳纤维带受剪加固试验研究

利用已研发的适用于U形纤维增强复材(FRP)的端锚无黏结预应力系统,对1根未加固梁及6根预应力碳纤维(CFRP)条带加固的不同持载水平钢筋混凝土梁进行受剪性能试验,探究端锚无黏结预应力加固法的有效性。研究结果表明：该方法能够对不同持载水平混凝土梁进行有效加固,可避免条带的端部剥离破坏并实现拉断破坏,提高纤维强度利用率,延缓箍筋屈服,抑制梁刚度的退化和斜裂缝的开展,提升构件受剪承载力,最大提升率约75%;预应力加固效果易受持载水平和配纤率影响,其他加固参数相同时,较高持载水平和配纤率的加固梁受剪性能更好,受剪承载力提高幅度更大。端锚无黏结预应力U形CFRP条带加固梁受剪承载力计算结果与实测结果吻合较好,可为加固设计提供参考。     

混锚预应力U形碳纤维条带抗剪加固混凝土梁试验研究

研发钢筋混凝土梁抗剪加固用U形纤维增强复材（FRP）条带的预应力系统,提出一种预应力U形条带端锚与黏贴并用（简称混锚）的抗剪加固方法。完成了1根未加固、7根采用U形碳纤维（CFRP）条带进行抗剪加固的矩形截面梁剪切试验,加固梁中1根为纯黏贴、6根为混锚预应力。结果表明：混锚预应力加固在抑制主斜裂缝开展、延缓箍筋屈服和提高箍筋塑性利用率等方面的表现均优于纯黏贴加固,能够防止FRP端部剥离并实现拉断破坏,大幅度提高纤维强度利用率,显著提高梁的抗剪承载力,最大提升率达92%。预应力和配纤率的大小对抗剪加固效果有较明显影响,其他条件相同时,预应力越大或配纤率越高,加固梁综合性能越好。建议了混锚预应力U形CFRP有效应变的计算公式,用于预测剪切破坏时CFRP的贡献和加固梁的承载能力,与试验结果符合良好,可供工程应用参考。     

侧贴预应力碳纤维板加固混凝土梁受弯承载力计算方法研究

为了获得侧面粘贴预应力碳纤维板加固混凝土梁正截面承载力的计算式,提出加固梁的破坏分为混凝土压碎和碳纤维板拉断两种模式以及相应的判别方法。分析两种破坏模式下的截面极限状态,并考虑侧面粘贴对碳纤维板加固面积的折减,提出了相应的受弯承载力计算方法。为了验证提出的计算式的正确性,在自主研发碳纤维板张拉及锚固设备的基础上完成4根预应力碳纤维板侧面加固混凝土梁试验,试验梁的破坏模式与试件设计目标相符。用所提出的计算式计算试件的受弯承载力,与试验结果相比,二者吻合较好。最后,提出侧贴预应力碳纤维板加固混凝土梁实用设计方法,可应用于实际工程的加固设计,尤其是当构件底面有管道等障碍物时。     

预应力FRP筋混凝土梁的抗震性能试验研究

进行了8根混凝土梁在低周反复荷载下的拟静力试验,对其受力过程、破坏特征、滞回特性、骨架曲线、延性、刚度退化、耗能能力等抗震性能进行分析比较,研究不同预应力筋种类和预应力度(PPR)对预应力梁抗震性能的影响。考虑材料的非线性,对试验梁进行有限元计算分析。有限元计算和试验结果表明,预应力度是影响预应力梁抗震性能的主要因素,抗震性能随着预应力度的增加而逐渐降低;在同等预应力度的条件下,无粘结预应力FRP筋混凝土梁的耗能能力最好;采用有粘结和无粘结预应力相结合后,试验梁的延性指标有所提高,延性比有粘结和无粘结预应力梁分别提高12%和26%,滞回曲线变得更加丰满,对结构抗震性能有利;有限元计算结果与试验结果较为吻合。     

部分黏结预应力CFRP筋混凝土梁受弯承载力计算公式

部分黏结预应力CFRP筋混凝土梁中,CFRP筋在梁的两端为有黏结形式,而中间部分为无黏结形式。国内外已有研究表明:与有黏结预应力CFRP筋混凝土梁相比,部分黏结预应力CFRP筋混凝土梁具有较好的延性;与无黏结预应力CFRP筋混凝土梁相比,部分黏结预应力CFRP筋混凝土梁对锚具的依赖性大为减小。基于构件整体变形协调与截面内力平衡条件,建立部分黏结预应力CFRP筋极限应力增量的简化分析模型,提出可考虑不同无黏结段长度比例影响的、部分黏结预应力CFRP筋极限应力增量计算公式,并在此基础上推导不同破坏模式下部分黏结预应力CFRP筋混凝土梁受弯承载力的计算公式,公式计算值与试验结果吻合良好。     

再生混合钢筋混凝土梁受剪性能试验研

为揭示再生混合钢筋混凝土梁的受剪性能,开展了12个再生混合钢筋混凝土梁试件与2个常规混凝土梁试件的对比试验,研究了试件的斜截面受力与变形特性,基于试验结果提出了再生混合钢筋混凝土梁的受剪承载力计算公式。研究结果表明：再生混合钢筋混凝土梁具有与常规混凝土梁几乎相同的初始刚度;无腹筋时,再生混合钢筋混凝土梁的开裂荷载和受剪承载力均比常规混凝土梁明显偏低,但有腹筋时两类试件的开裂荷载和受剪承载力十分接近;采用现行规范计算有腹筋再生混合钢筋混凝土梁的受剪承载力具有与常规混凝土梁相近的安全性。图12表3参12