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。     

芳纶纤维筋有黏结部分预应力混凝土梁受弯性能研究

对以芳纶纤维筋为有黏结预应力筋、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进行研究,共进行了10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,梁截面应变分布,变形的发展,裂缝出现、发展及分布情况,提出区分芳纶纤维筋破断及混凝土压坏的界限等效配筋率或界限中和轴高度,推导出芳纶纤维筋拉断和混凝土压坏同时发生,混凝土压坏、芳纶纤维筋未拉断及芳纶纤维筋拉断、混凝土未压坏等情况的受弯承载力计算方法,并提出芳纶纤维筋有黏结部分预应力混凝土梁短期刚度及裂缝宽度的计算方法。     

体外预应力CFRP筋加固T形截面混凝土梁受弯性能试验研究

通过体外预应力CFRP筋加固T形截面混凝土梁静力试验,研究体外预应力CFRP筋加固梁的受弯性能,包括受力过程、破坏形态、延性及CFRP筋应力增量等,分析张拉控制应力、非预应力配筋率和混凝土强度等级对加固梁受弯性能的影响。结果表明:与未加固梁相比,采用体外预应力CFRP筋加固,能显著提高混凝土梁的受弯承载力、整体刚度和极限变形能力,限制裂缝发展;张拉控制应力和非预应力筋配筋率对加固梁受弯承载力影响较为明显,而混凝土强度等级影响较小。基于试验结果,运用现有体外预应力混凝土结构理论,建立了体外预应力CFRP筋加固T形截面混凝土梁受弯承载力计算公式,可供实际工程设计参考。     

钢-混凝土组合暗梁试验研究

为了研究一种新型钢-混凝土组合暗梁的受力性能,并考察型钢截面尺寸对组合暗梁抗弯刚度和受弯承载力的影响,对2根简支钢-混凝土组合暗梁进行试验研究。试验结果表明:钢-混凝土组合暗梁整体工作性能良好,型钢与混凝土之间的相对滑移很小,可忽略不计。极限破坏状态时,组合暗梁跨中截面的挠度很大,说明组合暗梁具有良好的延性。此外,型钢的截面尺寸对钢-混凝土组合暗梁的抗弯刚度和受弯承载力有显著的影响。在试验研究的基础上,提出了钢-混凝土组合暗梁抗弯刚度和塑性受弯承载力的计算方法,理论值与试验值吻合很好。     

钢骨轻骨料混凝土受弯构件裂缝宽度试验研究

通过对8根钢骨轻骨料混凝土梁和2根钢骨普通混凝土梁的试验,研究了钢骨轻骨料混凝土受弯构件在单调荷载作用下的裂缝开展与分布情况。试验表明,在正常使用极限状态下,钢骨轻骨料混凝土受弯构件的最大裂缝宽度符合使用要求。与钢骨普通混凝土受弯构件相比,其裂缝宽度稍大,但裂缝宽度变异系数较小。受拉纵筋应力是影响裂缝宽度的最重要因素,二者近似呈线性关系。由于型钢对混凝土具有约束作用,在保护层厚度与有效配筋率两个变量中应考虑型钢的影响。在试验资料和理论分析的基础上,给出了钢骨轻骨料混凝土受弯构件最大裂缝宽度的计算公式。公式的计算结果与实测数据符合较好。     

预应力CFRP加固裂缝梁数值模拟

预应力CFRP加固能够利用碳纤维复合板的高强性能,同时能够有效抑制混凝土结构中的裂缝开展。本文采用有限元分析软件,对预应力CFRP加固对带裂缝的混凝土梁的影响进行了模拟,重点分析了预应力CFRP加固带裂缝混凝土梁对抗弯刚度和抗裂性能的影响。结果表明,预应力CFRP加固能够有效提高带裂缝混凝土梁的抗弯刚度和抗裂性能,且提高程度随预应力水平的增大而相应提高。     

无黏结预应力型钢混凝土梁-型钢混凝土柱框架抗震性能研究

为研究无黏结预应力型钢混凝土(UPSRC)结构的抗震性能，对1榀由UPSRC梁和型钢混凝土(SRC)柱构成的8.2 m跨长框架进行了水平反复加载试验。根据已有文献中普通SRC及有黏结预应力型钢混凝土(BPSRC)框架的试验结果，对比研究了UPSRC框架的破坏机制、刚度退化、能量耗散以及残余变形等抗震特性。结果表明：水平反复荷载作用下UPSRC框架在梁端及柱底位置形成塑性铰，以截面受弯破坏为主；达到80%的峰值荷载设计值后卸载，梁端预应力布置侧的裂缝均基本闭合；UPSRC框架的耗能能力和变形恢复能力介于SRC框架和BPSRC框架之间，SRC框架耗能能力最强，而BPSRC框架自恢复能力最优。另外，设计了4个分别采用UPSRC、BPSRC、SRC及普通无黏结预应力混凝土(UPC)梁的两跨三层平面框架模型，且各梁按受弯承载力相近原则设计。其中，UPSRC梁的总含钢量高于UPC梁的，但低于SRC梁的。利用OpenSEES程序对4个模型进行动力时程分析，对比发现，各框架中梁的总用钢量越大，梁端的损伤程度会降低，但相应的柱端损伤更严重。     

无粘结预应力再生粗骨料混凝土梁力学性能

设计制作了5根不同粗骨料替换率的无粘结预应力再生粗骨料混凝土试验梁,并采用两点加载对其进行正截面受弯性能试验,研究了无粘结预应力再生粗骨料混凝土的梁破坏形态、承载力、裂缝宽度及跨中挠度等力学性能。基于试验数据建立了与《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）相协调的无粘结预应力再生粗骨料混凝土梁预应力钢筋应力增量计算公式,提出了无粘结预应力再生粗骨料混凝土梁的最大裂缝宽度及刚度的设计建议。结果表明:再生粗骨料替换率对无粘结预应力再生粗骨料混凝土梁的破坏形态、裂缝宽度、跨中挠度影响不大;达到承载力极限状态时无粘结预应力再生粗骨料混凝土梁的无粘结预应力钢筋应力增量比无粘结预应力混凝土梁的无粘结预应力钢筋应力增量大,但再生粗骨料替换率对应力增量的影响不显著。     

预应力超高性能钢纤维混凝土梁受弯性能试验研究

为了研究后张法预应力超高性能钢纤维混凝土梁的受弯性能,对6根梁试件进行了3分点对称加载试验研究。试件变化参数包括非预应力纵筋强度等级、配筋率、张拉控制应力及预应力度,获得了试件的开裂弯矩、极限弯矩、破坏形态以及裂缝开展情况。试验结果表明：HRB500级钢筋与UHPSFC适配良好,可以充分发挥二者的高强性能;张拉控制应力及预应力度增加,开裂弯矩增大;高性能钢纤维混凝土梁弯曲裂缝细而密,正常使用极限状态下最大裂缝宽度不大于0.15mm。通过引入抗裂影响系数对受拉区塑性影响系数进行修正后,开裂弯矩计算值与试验值吻合较好。根据简化的高性能钢纤维混凝土本构模型建立了高性能钢纤维混凝土梁的受弯承载力计算公式,其计算值与试验值吻合良好,可为高性能钢纤维混凝土梁理论分析和设计提供参考。     

型钢轻骨料混凝土梁弯曲性能的试验研究

为研究型钢轻骨料混凝土梁的弯曲性能,进行了8根型钢轻骨料混凝土梁和2根型钢普通混凝土梁的抗弯性能试验。试验表明,型钢轻骨料混凝土梁受力过程经历弹性、弹塑性和破坏3个阶段;开裂荷载约为极限荷载的15%左右,试件开裂对试验梁的刚度没有明显的影响;试验梁的屈服是以型钢的受拉翼缘屈服为标志;试件屈服前,平均应变的平截面假定成立;屈服后,平截面假定不再成立,此后型钢与混凝土间的滑移对试验梁的变形及裂缝宽度的影响加大;试验梁达到极限承载力以后,表现出良好的延性。可见型钢轻骨料混凝土梁的弯曲性能是优越的。     

型钢混凝土及预应力型钢混凝土梁试验研究

预应力型钢混凝土梁(PSRCB)是在普通型钢混凝土梁(SRCB)的基础上采用预应力技术的一种新型组合结构,利用型钢混凝土技术提高混凝土结构的承载能力,利用预应力技术改善型钢混凝土结构在正常使用极限状态下的性能,从而发挥更好的结构综合效能.鉴于目前国内外对PSRCB进行的试验研究较少,本文对8根PSRCB和6根对比SRCB进行了全过程载荷试验.试验研究表明,与SRCB相比,PSRCB具有如下特点:较好的抗裂性能;同等M/Mu下,裂缝向上延伸高度和受拉钢筋应力大大减小从而使最大裂缝的宽度变小,裂缝闭合性能较好;承受外荷载前,存在反向挠度对正常使用性能有利,随着预应力度的加大极限挠度减小,且变形恢复性能较好;同等截面条件下,可以实现更高的正截面承载力.     

预应力型钢混凝土梁正截面承载力计算

预应力型钢混凝土梁是在普通型钢混凝土梁的基础上采用预应力技术的一种新型组合结构,它综合预应力混凝土结构和型钢混凝土结构的优点,从而具有更好的力学性能。针对不同的混凝土强度等级、受拉钢筋配筋率和保护层的大小、型钢保护层和预应力度等因素,对6根型钢混凝土梁和7根预应力型钢混凝土梁进行了全过程载荷试验。在试验研究的基础上,借鉴型钢混凝土梁正截面承载力计算方法,推导了预应力型钢混凝土梁正截面承载力计算公式,计算值与试验的结果吻合较好,从而为预应力型钢混凝土梁在实际工程中的应用提供了理论基础。     

Analytical model and evaluation of maximum crack width for unbonded PSRC frame beam under short‐term service load

Prestressed steel reinforced concrete (PSRC) beam members have the advantages of both ordinary prestressed concrete and SRC members and are usually applied to the structures with large span or heavy load. They are often designed to crack under service load. In this paper, the service‐load behavior is studied based on the experimental results of four unbonded PSRC frame beam specimens. The cracking behavior, deflection, and strains in tensile reinforcement during service‐load stage are described in detail. A computer program for a simple macroelement analysis approach, based on conventional matrix‐displacement method, is written to predict the response of unbonded PSRC frame beam members under service load. The calculation results by this method agree well with the observed experimental results. Moreover, an approach based on two enacted Chinese codes, one for ordinary concrete members (GB50010‐2010) and another for steel‐concrete composite members (JGJ138‐2001), is provided to calculate the short‐term maximum crack width of PSRC beam members. By comparing with the test results, it implies that this approach can be applied to the evaluation of short‐term maximum crack width.     

预应力钢骨混凝土梁裂缝控制试验研究与理论分析

预应力钢骨混凝土梁(PSRCB)是在钢骨混凝土梁(SRCB)基础上采用预应力技术的一种新型组合结构,利用钢骨混凝土技术提高混凝土结构的承载能力,利用预应力技术改善钢骨混凝土结构在正常使用极限状态下的性能,从而发挥更好的结构综合效能。对8根PSRCB和6根对比SRCB进行了全过程载荷试验,并对PSRCB裂缝发生、开展和分布进行了详细的观测。在试验研究基础上,对PSRCB的裂缝控制标准、最大裂缝宽度计算、裂缝闭合性能等进行了理论分析。研究表明:PSRCB具有良好的抗裂性能;其裂缝向上延伸高度和受拉钢筋应力大大减小从而使裂缝的宽度变小;裂缝闭合性能良好;正常使用性能得到明显的改善。     

预应力型钢混凝土梁抗弯承载力计算方法探讨

在已有预应力混凝土结构和型钢混凝土结构理论分析的基础上,提出基于YB 9082-2006《钢骨混凝土结构设计规程》和JGJ 138-2001《型钢混凝土组合结构技术规程》的预应力型钢混凝土梁抗弯承载力计算方法,并与试验结果对比,计算结果与试验结果吻合良好,从而为预应力型钢混凝土梁的实际工程应用提供理论基础。     

预应力包钢法加固钢筋混凝土梁抗剪性能的试验研究

预应力包钢法是在混凝土构件四周包以型钢,采用高强螺栓对外包钢施加双向水平预应力的一种先进的加固新技术。本文主要介绍了七根钢筋混凝土梁在静载作用下受力性能的试验研究。验证了采用预应力包钢法提高钢筋混凝土梁剪切开裂荷载和受剪承载力的有效性,并讨论了影响此种加固方法的各种因素。在此基础之上,本文提出了预应力包钢法加固钢筋混凝土梁斜截面抗裂度和受剪承载力计算公式,与试验值符合较好。     

大跨度叠层空腹桁架整体转换结构模型受力与抗震性能试验研究

以实际工程为背景,设计了两榀1/8缩尺的大跨度叠层空腹桁架转换结构模型。其中一榀模型为普通钢筋混凝土结构,另一榀模型在底部转换梁施加了预应力,并在底部转换梁及部分杆件采用了钢骨混凝土。本文介绍了两榀模型在竖向加载及拟动力水平加载下的受力性能、抗震性能和破坏机理,并就两榀转换结构模型的受力与抗震性能进行了对比分析。试验结果表明,该种转换结构不论在竖向还是水平地震作用下,其整体工作性能良好,具有足够的竖向承载力,可以实现延性破坏模式,采用部分钢骨混凝土的模型抗震性能更为优越;在底部转换梁中施加了预应力的模型,可以有效改善转换结构的刚度和抗裂性能。     

预应力型钢混凝土框架结构竖向反复荷载作用下抗震性能试验研究

通过对1榀柱中内置型钢和1榀梁柱均内置型钢的预应力型钢混凝土框架的竖向反复荷载试验, 研究预应力型钢混凝土框架的破坏机制、滞回特性、延性、刚度和耗能等性能。结果表明：预应力型钢混凝土框架梁是梁铰破坏机制,极限状态时 “拱效应”提高了框架梁的承载能力;预应力型钢混凝土框架梁滞回曲线饱满,变形恢复能力小于普通预应力混凝土框架梁;预应力型钢混凝土框架梁位移延性系数均值为4.8,普通预应力混凝土框架梁的为4.18,均有较好的延性;等效黏滞阻尼系数介于0.258~0.323之间,说明2个试件破坏时截面具有良好的耗能能力;参数分析表明,试件延性系数受含钢率影响不大,随内置型钢截面高度与梁截面高度比值增大而增大。     

预应力钢纤维混凝土梁斜截面疲劳性能试验研究

根据10根预应力钢纤维混凝土梁疲劳荷载试验结果,分析了钢纤维体积率、长径比和疲劳循环特征、循环次数等因素对预应力钢纤维混凝土梁剪压区混凝土应变、箍筋应变、斜裂缝分布形态与开展宽度以及斜截面抗疲劳破坏性能的影响规律,提出了疲劳荷载作用下预应力钢纤维混凝土梁斜载面裂缝宽度和耐疲劳能力的验算方法.     

集中荷载作用下预应力钢骨超高强混凝土梁受剪性能试验研究

为研究预应力钢骨超高强混凝土梁的受剪性能,对14个预应力钢骨超高强混凝土梁试件与7个预应力超高强混凝土梁试件进行受剪性能试验,研究剪跨比、预应力度、箍筋间距和腹板厚度等因素对预应力钢骨超高强混凝土梁受剪性能的影响。结果表明：加入钢骨后,梁试件的受剪承载力及剪切延性均有提高,并且钢骨对斜截面开裂后刚度的影响更为显著;增大腹板厚度可以提高组合梁试件的斜截面开裂荷载、受剪承载力和剪切延性,而增大箍筋间距会降低组合梁试件的受剪承载力和剪切延性。剪跨比越小,组合梁试件的斜截面开裂荷载和受剪承载力越大,剪切延性越差,预应力度对组合梁试件的斜截面开裂荷载和剪切延性均有影响,但当预力度小于0.34时,预应力度对剪切延性几乎无作用。提出预应力钢骨超高强混凝土梁的受剪承载力计算式,计算结果与试验结果符合较好,可供工程设计应用中参考。