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。     

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.     

预应力型钢混凝土柱偏心受拉性能试验研究

为研究预应力型钢混凝土构件在偏心受拉作用下的受力性能,以预应力筋根数、预应力度、纵筋配筋率、型钢配钢量和偏心距为主要设计参数,对15个偏心受拉柱进行了单调加载试验。试验中观察了预应力型钢混凝土柱在偏心受拉作用下的受力过程和破坏形态,得到荷载-位移曲线、荷载-应变曲线、承载力、侧向变形以及裂缝发展情况等。研究结果表明:增加柱中预应力筋根数与型钢配钢量,提高预应力度、纵筋配筋率,减小偏心距等可使预应力型钢混凝土柱偏心受拉承载能力提高,且偏心距是影响预应力型钢混凝土柱偏心受拉承载能力的主要因素。通过施加预应力筋,可以有效控制裂缝的产生与扩展。根据理论与试验结果分析,给出了预应力型钢混凝土偏心受拉构件的承载力算式,计算值与试验值吻合较好。     

次内力对预应力混凝土及型钢混凝土结构性能影响的研究进展

对次内力对预应力混凝土及型钢混凝土结构使用阶段及承载极限阶段影响的现状做了全面综述。由于带有复杂冗余约束的预应力混凝土超静定结构与连续梁结构具有不同的受力特点,已有的一些计算理论和方法具有局限性,进而对今后拟开展的研究提出建议。     

预应力混凝土梁正截面受弯承载力计算的程序实现

在推导出预应力混凝土梁正截面受弯承载力计算公式的基础上,阐述了预应力混凝土结构设计软件PREC中预应力梁正截面受弯承载力计算的程序实现。     

缓粘结预应力混凝土简支梁试验受弯裂缝研究

通过对8根缓粘结预应力筒支梁的试验研究，分析了缓粘结预应力梁受力过程及破坏形态，运用现行规范关于有粘结以及无粘结预应力混凝土裂缝计算公式进行了裂缝计算，得出其裂缝开展与有粘结预应力梁非常接近。     

后张预应力混凝土框架梁设计方法的研究

探讨了后张预应力混凝土框架梁正截面承载力计算公式，提出了多层预应力混凝土框架梁的实用设计方法，此法考虑了各层预应力梁的相互影响，以正常使用要求为前提，同时满足了承载力要求。并通过算例，分析指出了现行设计方法的不足，明确了次轴力对预应力梁的影响。     

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。     

预应力型钢混凝土框架梁裂缝控制试验分析及计算

裂缝宽度控制的目的是保证结构的正常使用功能和结构耐久性能。在两榀预应力型钢混凝土框架竖向静力试验的基础上,对预应力型钢框架裂缝发生、开展和分布进行了详细的观测与分析。考虑次弯矩、次轴力的影响,基于现行混凝土规范的裂缝宽度计算原理,提出了全面考虑次内力的预应力型钢混凝土结构最大裂缝宽度计算公式,建议的计算公式概念明确,计...     

PC钢棒预应力混凝土板力学性能试验研究

为研究配置PC钢棒预应力混凝土板的力学性能,开展了28块PC钢棒预应力混凝土单向板三分点静载试验,测得了各试验板的荷载—位移曲线、裂缝分布及开展、开裂弯矩和极限弯矩等数据。试验结果表明,PC钢棒与混凝土粘结可靠,试验板的位移延性系数大于2.02。基于试验结果,建立了压区混凝土应变梯度影响系数和PC钢棒应力变化系数的计算公式,提出了PC钢棒预应力混凝土板正截面承载力、短期刚度和裂缝宽度计算方法。     

部分预制装配型钢混凝土梁受弯性能试验研究

为充分发挥型钢混凝土在受力性能及预制装配结构在施工等方面的优势,提出两种部分预制型钢混凝土梁。通过7个T形截面梁试件的弯曲静力试验,对部分预制装配型钢混凝土梁（PPSRC）、部分预制装配型钢混凝土空心梁（HPSRC）及全现浇型钢混凝土梁（SRC）的受弯破坏形态和承载能力进行对比分析,研究了预制装配、梁截面空心和现浇混凝土强度对PPSRC梁和HPSRC梁受弯性能的影响。研究结果表明：HPSRC梁和PPSRC梁具有相似的受弯承载力与破坏形态,预制装配与截面空心对两种梁的受力性能影响较小;随着现浇混凝土强度的提高,HPSRC梁和PPSRC梁的受弯承载力均有所提高;对两种部分预制装配型钢混凝土梁进行截面受弯承载力分析,其计算结果与试验结果吻合较好。     

预应力型钢混凝土受弯梁的变形性能指标量化研究

为获得预应力型钢混凝土（PSRC）受弯梁的变形性能指标限值,收集涵盖45根受弯破坏PSRC试验梁的样本数据,归纳PSRC受弯梁的全过程破坏特点,将其性能水准划分为6个等级,包含5个性能点,且进行相应的宏观损伤描述。5个性能点分别为开裂点、钢材首次屈服点、名义屈服点、峰值点以及失效点等;以挠跨比为变形性能量化指标,研究了综合配筋指标、换算配筋率、预应力强度比、体积配箍率、配箍特征值以及剪跨比等参数对各性能点挠跨比的影响。结果表明：随着综合配筋指标的增大和预应力强度比的降低,开裂点挠跨比减小;随着换算配筋率、剪跨比的增加或配箍特征值的减小,名义屈服点挠跨比增大;峰值点及失效点挠跨比随各参数的变化,离散程度大。基于试验梁的样本数据库,对不同影响参数多种组合方式的挠跨比进行回归分析,得到了各性能点挠跨比限值的回归表达式。基于回归公式得到的预测值与试验值吻合良好,各性能点预测结果与试验结果比值的均值皆为1.0,标准差在0.14~0.30之间。研究结果可用于PSRC受弯构件的性能化设计和抗震性能评估。     

混杂尺寸纲纤维混凝土试验研究

对4种不同的钢纤维混凝土和2种相应的素混凝土进行了抗压、劈裂和4点弯曲实验.结果表明,钢纤维混凝土的上述强度明显优于素混凝土的相应强度;而钢纤维再生混凝土的上述强度明显优于钢纤维卵石混凝土的相应强度;混杂尺寸钢纤维混凝土的上述强度不如单一尺寸钢纤维混凝土的相应强度.     

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。     

内置钢构架钢骨混凝土转换深受弯构件试验研究

以实际工程为背景,对两榀1/6缩尺内置钢构架钢骨混凝土转换深受弯构件模型进行试验研究,分析这种新型转换构件在竖向集中荷载作用下的力学性能和破坏形态,研究构件在受力过程中裂缝的开展规律、钢筋和钢构架的应变变化特点、传力模式。研究结果表明内置钢构架钢骨混凝土转换深受弯构件具有承载力高、刚度大、变形能力强等诸多优点,内置钢构架钢骨混凝土转换深受弯构件的破坏形态有显著的改善,避免了普通钢筋混凝土转换梁(尤其是深受弯构件)的脆性破坏形态,表现出良好的塑性。内置钢构架钢骨混凝土转换深受弯构件充分利用了深受弯构件的拉力拱传力机理,设置钢构架实现了以最短、最直接的传力路线和方式传递上部荷载。     

预应力钢纤维混凝土板弯曲试验研究

通过设计制作加载装置和位移传感器对三种不同钢纤维掺量(0、1%、2%)的预应力钢纤维混凝土板进行了弯曲试验研究,得到了弯曲过程中预应力钢纤维混凝土板跨中的荷载-挠度曲线,揭示了预应力钢纤维混凝土板的跨中挠度在弯曲加载过程中呈现三阶段变化,并且钢纤维的加入有助于提高板的弯曲韧性,通过等效截面法计算得出了不同钢纤维掺量板的抗弯强度.     

型钢-钢纤维混凝土组合梁抗弯性能试验研究

为解决型钢混凝土结构中型钢与钢筋相互干扰、混凝土浇筑困难等施工难题,将型钢混凝土梁中的钢筋笼完全或部分替换成钢纤维,形成型钢–钢纤维混凝土组合梁。完成12个型钢钢纤维混凝土组合梁和1个未添加钢纤维、未设置钢筋笼对比试件的抗弯性能试验。主要研究钢纤维掺量、型钢配钢率、箍筋设置和主筋设置对抗弯性能的影响。增加钢纤维用量能够在一定程度上提高承载力,其影响程度与型钢配钢率有重要的相关性,型钢配钢率越大,钢纤维的影响越突出。纵筋的设置能够大幅提升承载力,箍筋和钢纤维能够使纵筋对承载力的增强效果更为突出。试验结果表明：在相似用钢量的情况下,无配筋的型钢钢纤维混凝土组合梁不但能够解决型钢混凝土结构的施工困难,而且能够大幅提升延性性能,但由于未配置纵筋,正截面抗弯能力有所削弱;减小保护层厚度,提高型钢配钢率,能够充分发挥型钢翼缘良好的抗弯能力,弥补未设置主筋对承载力的影响,同时增加钢纤维用量,解决因保护层减小而导致的钢与混凝土界面黏结性能变差的问题;在设置钢纤维的情况下,钢纤维掺量较多试件的损伤发展快于掺量较少的试件,并且随着钢纤维掺量的增加,峰值荷载的损伤度越来越大;钢纤维用量越多,试件在峰值荷载状态下的耐损伤性能越好,即使在较严重的损伤状态下也依然能够保持极限承载能力。     

钢骨混凝土柱-钢筋混凝土梁环梁节点试验

本文提出了一种新型的钢骨混凝土柱-钢筋混凝土梁的新型环梁节点,并对其进行了试验研究。该节点传力途径为:框架梁剪力经环梁扩散传递给节点以下钢骨混凝土柱,框架梁端弯矩首先传递给环梁,环梁依靠整体拉压形成力偶将弯矩传递给钢骨混凝土柱。试验采用在柱顶施加恒定轴力的同时给框架梁端施加力或强制位移荷载的加载模式,分别进行了单调受弯试验、单调受剪试验和往复荷载试验。试验结果表明,这种环梁节点可以有效实现"强节点弱构件"的设计目标,具有良好的滞回耗能能力。     

部分预制装配型钢混凝土梁受力性能试验研究

结合国内外现有研究成果,提出部分预制装配型钢混凝土梁。结合2个系列7个梁试件的受弯性能静力试验及3个系列17个梁试件的受剪性能静力试验,对部分预制装配型钢混凝土（PPSRC）梁、空心部分预制装配型钢混凝土（HPSRC）梁的受弯性能以及处于正、负弯矩区段的部分预制装配型钢混凝土（PPSRC）梁和采用蜂窝型钢的部分预制装配型钢混凝土（PPCSRC）梁的受剪性能进行试验研究。结合与全现浇型钢混凝土（SRC）梁试件的比较分析,对制作方式、截面形式和现浇混凝土强度对PPSRC梁、HPSRC梁以及PPCSRC梁受力性能影响进行了分析。结果表明,文中提出的预制外壳能够很好地与现浇混凝土协同工作,浇筑方式及现浇混凝土强度对试件的承载力影响较小。基于试验结果提出适用于PPSRC梁及PPCSRC梁的实用抗剪公式,其计算结果与试验结果吻合较好。     

预应力钢纤维混凝土板弯曲疲劳挠度试验研究

抗疲劳性能是结构及构件的重要性能指标之一,本文通过弯曲疲劳试验对3种钢纤维体积率(0%、1%、2%)的预应力钢纤维混凝土板在不同应力水平(0.75、0.80、0.85)下的弯曲疲劳挠度变化规律以及疲劳损伤特性进行了研究,得到了不同钢纤维体积率及不同应力水平下预应力钢纤维混凝土板的跨中挠度曲线,揭示了预应力钢纤维混凝土板的跨中挠度在疲劳过程中呈现3阶段分布并且在循环第Ⅱ阶段呈线性,疲劳破坏时板的挠度约为其初始挠度的2.4倍的规律。在此基础之上,根据M iner线性累积损伤理论建立了疲劳寿命预测模型,用该模型预测得出的疲劳寿命与实测寿命在3倍离散范围内。