锈蚀钢筋混凝土简支梁斜截面抗剪性能研究

锈蚀钢筋混凝土构件抗剪性能是迫切需要研究的问题,本文通过18根锈蚀钢筋混凝土简支梁和3根无锈蚀的普通钢筋混凝土对比梁的斜截面抗剪试验研究及理论分析,研究了不同剪跨比下箍筋锈蚀程度对钢筋混凝土简支梁斜截面变形、裂缝形成和开展、承载能力、破坏机理等方面的影响。试验结果表明:箍筋锈蚀使箍筋对混凝土的约束降低,斜面裂缝发展较快,从而削弱了斜裂缝两侧骨料之间的咬合作用;剪压区箍筋锈蚀所产生的锈胀裂缝对试验构件抗剪强度的影响很大;剪跨比决定了试验构件的破坏形态,箍筋锈蚀对破坏形态影响较小;箍筋锈蚀对试验构件斜截面承载能力有较大影响。本文在试验研究基础上,运用根据极限平衡理论,建立了锈蚀钢筋混凝土简支梁斜截面承载力计算模型。     

海洋大气环境下钢筋混凝土梁的时变性能

箍筋位于纵筋外侧，往往更早发生锈蚀而且锈蚀更加严重，使梁的剪切性能比弯曲性能退化更快，梁的破坏模式可能由未锈时的弯曲破坏转为锈蚀后的剪切破坏。通过对海洋大气环境下钢筋混凝土梁的时变性能进行分析，研究了锈蚀梁承载力退化和破坏模式转换，并分析起锈时间、箍筋直径和混凝土强度等因素的影响。分析结果表明：随着服役时间的增加，梁中箍筋会先于纵筋发生锈蚀，从而使梁的破坏模式从弯曲破坏向剪切破坏转换；延长钢筋起锈时间、增大箍筋直径、提高混凝土强度均能延缓梁的受力性能退化，并延缓锈蚀梁破坏模式转换的时间。     

超高性能混凝土有腹筋梁受剪性能及受剪承载力研究

为了研究超高性能混凝土（UHPC）有腹筋梁的受剪性能,对7根UHPC梁进行了受剪性能试验,变化参数包括剪跨比、纵筋配筋率、配箍率、钢纤维掺量等。试验结果表明：UHPC有腹筋梁的破坏形态有弯曲屈服后的剪切破坏和剪压破坏,破坏时梁表面呈现斜向多条裂缝形态;箍筋可以提高UHPC梁开裂后刚度,钢纤维和箍筋均可以提高UHPC梁的变形能力和受剪承载力,足够的箍筋和钢纤维共同作用可以进一步提高UHPC梁的延性;配箍率增加,梁腹部会出现较密的短斜裂缝。提出了UHPC有腹筋梁受剪承载力计算模型,其中包括剪压区混凝土、斜裂缝处钢纤维、箍筋及纵筋销栓作用对于梁受剪承载力的贡献,模型计算值与试验值吻合良好。     

腐蚀预应力混凝土梁抗剪性能试验

为研究预应力筋腐蚀对预应力混凝土梁抗剪性能的影响,设计制作了4片预应力混凝土梁,采用外加恒电流法对单侧弯剪区局部预应力筋进行了快速腐蚀,并对不同锈蚀程度混凝土梁进行了抗剪试验,分析了预应力筋腐蚀对梁开裂、变形、钢筋受力、破坏形态以及抗剪承载力的影响,并在试验基础上对锈蚀PC梁抗剪承载力计算方法进行了探讨。结果表明:相同剪跨比下预应力筋腐蚀对混凝土梁的破坏形态影响很小,但对构件裂缝发展影响较大,引起开裂荷载显著降低;开裂前,预应力筋腐蚀对其刚度影响较小;开裂后,腐蚀引起刚度退化较为明显;预应力筋腐蚀导致相同荷载下箍筋、纵筋应变增大,构件抗剪承载力退化;预应力筋腐蚀率为3.2%,7.9%,13.2%的混凝土梁抗剪承载力分别下降5.8%,9.1%,15.5%;考虑腐蚀预应力筋截面减小,采用《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)公式对PC梁抗剪承载力计算具有较高的计算精度。     

无腹筋锈蚀钢筋混凝土梁承载能力的计算

锈蚀钢筋混凝土梁的承载力不仅与纵向钢筋的截面损失有关 ,而且和钢筋与混凝土之间的粘结强度的降低、混凝土保护层中出现的纵向锈胀裂缝有关。本文先考虑了由于钢筋的截面损失引起的钢筋混凝土梁的抗弯承载力的降低 ;再在梁 拱共同作用抵抗剪力的机制上 ,计算了无腹筋锈蚀钢筋混凝土梁的抗剪承载力 ,进而得到了无腹筋锈蚀钢筋混凝土梁的承载力及其相应的破坏模式。对一实例的计算结果表明 ,当混凝土保护层出现纵向锈胀裂缝后 ,钢筋与混凝土之间的极限粘结强度相应降低 ,梁的破坏模式由受弯破坏转向受剪破坏 ,承载能力有较大的降低。同时 ,锚固区的粘结强度的降低 ,导致梁也可能发生粘结锚固破坏。     

箍筋锈蚀的钢筋混凝土梁抗剪性能研究

钢筋锈蚀是导致钢筋混凝土结构性能退化的重要原因之一,特别是处于海洋环境的钢筋混凝土桥梁结构。通过通直流电加速钢筋混凝土梁箍筋锈蚀,并进行箍筋锈蚀后钢筋混凝土梁的抗剪承载力试验。试验结果表明,轻微锈蚀(10%)对混凝土梁的破坏特征没有明显影响,而对其承载力略有提高。根据试验结果解释了箍筋轻微锈蚀梁的抗剪承载力略有提高的原因。     

小剪跨比锈蚀钢筋混凝土梁受剪性能试验研究

钢筋混凝土梁中箍筋发生锈蚀易导致结构性能退化以至失效破坏,为此针对HRB400钢筋作为箍筋发生锈蚀后的钢筋混凝土梁在剪跨比为1.5以下的受剪性能的退化展开研究。制作8根钢筋混凝土梁,按照剪跨比为1.5和1分成两组进行试验,比较未锈蚀和锈蚀后的钢筋性能以及试验梁的受剪承载力。研究结果表明：定义箍筋竖直段的锈蚀率为有效锈蚀率进行分析,能够有效反映箍筋的锈蚀程度和截面损失情况;箍筋有效锈蚀率小于20%时钢筋混凝土梁受剪承载力下降并不明显,当箍筋有效锈蚀率大于30%时受剪承载力下降明显,且剪跨比越大钢筋混凝土梁受剪承载力下降幅度越大;剪跨比小于1.5时,锈蚀箍筋性能退化对钢筋混凝土梁受剪承载力下降影响较小,受剪承载力下降主要是因为箍筋锈蚀引发锈胀裂缝导致核心混凝土整体性下降所致。     

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。     

锈蚀钢筋混凝土柱抗震性能试验研究

为研究钢筋锈蚀对钢筋混凝土(RC)柱抗震性能的影响,设计并制作了8根RC柱试件,其中包括1根未锈蚀柱、3根纵筋锈蚀柱和4根箍筋锈蚀柱。采用5%NaCl溶液浸泡试件并通电对钢筋进行锈蚀试验,通电锈蚀完成后,分别对8根试件进行了低周往复循环荷载试验,分析得到了不同锈蚀率下各试件的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、延性及耗能能力等结果。结果表明：与未锈蚀柱相比,随着纵筋与箍筋锈蚀率的增加,滞回曲线的饱满程度均逐渐减小,同时试件的耗能能力、刚度及变形也显著降低,且箍筋锈蚀率的影响更显著。当箍筋锈蚀率达到15.19%时,试件的位移延性系数和平均耗能系数分别降低了19.9%和35.6%。同时,在柱的端部塑性铰区形成剪切破坏面,试件发生脆性破坏。箍筋锈蚀率大于15.19%这一不利影响在抗震设防区域应引起重视。     

无腹筋锈蚀钢筋混凝土深梁承载力分析

锈蚀钢筋混凝土深梁的承载力不仅与纵向钢筋的截面损失有关,而且和钢筋与混凝土之间的粘结强度的降低,混凝土保护层中出现的纵向锈胀裂缝有关,本文先考虑了由于钢筋的截面损失引起的钢筋混凝土深梁的抗弯承载力的降低;再在梁-拱共同作用抵抗剪力的机制上,计算了无腹筋锈蚀钢筋混凝土深梁的抗剪承载力,进而提出了无腹筋锈蚀钢筋混凝土深梁的承载力计算公式。     

硫酸盐和氯盐侵蚀后钢筋混凝土梁的抗剪性能

采用干湿循环方法对试验梁进行硫酸盐和氯盐的加速侵蚀,研究不同腐蚀度和锈蚀率时试验梁的破坏形态、开裂情况、抗剪承载力的退化规律。试验结果表明:当腐蚀试验梁受力荷载超过一定的限值,P-w曲线立即笔直地向上发展,斜裂缝的发展较未腐蚀试验梁突然和迅速。随着腐蚀程度的增大,试验梁斜裂缝的开裂越来越晚。λ=2.22时,相对剪切开裂荷载由增到减的拐点为1.914;λ=1.39时,拐点为2.335。试验梁的极限剪切荷载,经历先增后降的阶段。λ=2.22时,极限剪切荷载增长率达到27.92%;λ=1.39时,极限剪切荷载增长率则达到34.47%。在试验数据的基础上建立了试验梁抗剪性能的退化计算模型,为结构设计及结构加固提供参数。     

基于模型试验的高强度钢筋混凝土梁斜向开裂研究

通过对配置高强度钢筋的混凝土梁在集中荷载作用下的受剪试验,从构件挠度、斜裂缝宽度及箍筋应变的角度分析其斜向开裂特征规律,研究混凝土强度、剪跨比、配箍率、截面尺寸及截面形状对构件斜向开裂荷载的影响规律,并对斜向开裂荷载的理论计算方法进行探讨。研究结果表明:混凝土强度、剪跨比、截面尺寸是配置高强钢筋混凝土梁斜向开裂荷载的主要影响因素,并由此提出斜向开裂荷载的建议计算公式,为工程应用中斜向开裂荷载计算以及高强钢筋的快速推广使用提供参考依据。     

高强箍筋高强混凝土短柱抗震性能试验研究

为了研究高强箍筋约束高强混凝土短柱在地震作用下的抗震性能,采用建研式加载装置,通过14根高强混凝土短柱试件的低周反复加载试验,研究了高强箍筋约束高强混凝土短柱的破坏形态、滞回性能、骨架曲线、变形和延性、耗能能力以及高强箍筋的应力发挥水平和受剪承载力计算等,分析了轴压比、剪跨比、箍筋强度、箍筋间距、箍筋形式和混凝土强度等因素对短柱破坏形态、滞回性能和承载力的影响。结果表明：短柱破坏形态受设计参数的影响有剪切破坏和剪切黏结破坏两类;与普通强度箍筋混凝土短柱相比,高强箍筋高强混凝土短柱在节约材料的同时具有优越的抗震性能和抗倒塌能力;达到极限荷载后,箍筋的应变发展较快,高强箍筋的强度发挥充分,短柱的抗震性能明显改善;通过对高强箍筋应力取值进行适当修正,采用GB 50010-2010规范公式计算高强箍筋高强混凝土短柱的受剪承载力是可行的。     

侵蚀环境与荷载耦合作用下钢筋混凝土梁斜截面承载力试验

通过室内模拟试验,研究混合侵蚀溶液、冻融循环与持续荷载耦合作用下,钢筋混凝土梁斜截面承载力和刚度退化、斜截面破坏形态等规律。试验结果表明,预加载比例对侵蚀和冻融环境下钢筋混凝土梁斜截面承载力影响明显,梁的刚度和延性退化程度与箍筋锈蚀和剪压区混凝土劣化有关。最后,给出混合侵蚀、冻融与持续荷载耦合作用下钢筋混凝土梁斜截面承载力计算方法。     

箍筋锈蚀钢筋混凝土柱受火后抗震性能试验研究及有限元分析

为研究箍筋锈蚀钢筋混凝土柱的火灾反应及其火灾后的抗震性能,设计并制作4根尺寸及配筋相同的钢筋混凝土柱,以锈胀裂缝为损伤指标,对混凝土柱的箍筋进行电化学加速锈蚀试验,得到箍筋不同锈蚀率的混凝土柱。对RC柱进行限时受火试验,研究箍筋不同锈蚀率的混凝土柱的高温反应。对历经高温的钢筋混凝土柱进行低周水平反复荷载试验,并利用ANSYS进行有限元分析,探究受火后锈蚀钢筋混凝土柱抗震性能变化规律,分析建模方法的可靠性。研究表明：箍筋锈蚀将导致钢筋混凝土柱截面温度场畸变;锈蚀箍筋对受火后钢筋混凝土柱抗震性能影响显著,锈蚀率越高,耗能能力越低,刚度和延性退化越严重;有限元分析与试验结果吻合较好,模拟方法可行;提出了高温后箍筋锈蚀钢筋混凝土柱受剪承载力计算式,可供箍筋锈蚀火灾后钢筋混凝土柱安全性鉴定参考。     

锈蚀低矮钢筋混凝土剪力墙抗震性能试验研究

模拟近海大气环境对5榀不同设计参数的低矮RC剪力墙试件进行加速锈蚀试验，达到预期锈蚀目标后，对锈蚀试件进行拟静力试验，旨在研究不同水平分布筋间距和不同暗柱纵筋直径对锈蚀低矮RC剪力墙承载力、变形能力及剪切滞回特性等抗震性能的影响。结果表明:沿暗柱纵筋的锈胀裂缝较沿水平分布筋和暗柱箍筋的宽，而水平分布筋和暗柱箍筋的锈蚀率则比暗柱纵筋的大；随着水平分布筋间距的减小，锈蚀试件剪切破坏程度降低，剪切变形减小，而试件承载力、延性和耗能分别有不同程度的提高，其中以延性提高幅度最大；随着暗柱纵筋直径的增大，锈蚀试件受弯能力得到较大提升，剪切破坏程度增加，剪切变形增大，试件承载力、延性和耗能亦分别有不同程度的提高，其中承载力提高最多，延性和耗能提高相对较少。     

基于细观模型的含腹筋混凝土梁受剪承载力尺寸效应

考虑混凝土细观非均质性及钢筋与混凝土之间相互作用,建立了钢筋混凝土梁破坏行为模拟的三维细观数值分析模型。以悬臂梁为例,在数值模拟结果与已有试验结果吻合良好的基础上,扩展模拟了腹筋率、剪跨比及加载方式对大尺寸钢筋混凝土梁(最大梁深为2 000mm)剪切破坏尺寸效应的影响规律。模拟结果表明:无腹筋梁抗剪名义强度尺寸效应显著,中国《混凝土结构设计》规范提出的截面高度影响系数难以全面的反映梁剪切破坏的尺寸效应现象;腹筋会抑制梁抗剪强度的尺寸效应,随着腹筋率的增加,梁的抗剪强度尺寸效应逐渐减弱;随着剪跨比的增加,梁的抗剪承载力有所减弱,同时,尺寸效应现象也略有减弱;相比于单调加载,循环加载下梁将产生低周疲劳脆性破坏,使得梁抗剪强度尺寸效应更加明显。     

体外预应力混凝土简支梁剪切性能试验研究

为了研究节段式体外预应力混凝土梁的剪切性能,采用剪跨比、配箍率、接缝类型、体内外预应力筋配比等参数进行了13根整体式和14根节段式(胶接缝和干接缝)体外预应力混凝土简支模型梁试验。描述了模型梁箍筋应力、体外预应力筋应力、挠度随荷载变化规律,以及破坏裂缝形成过程和破坏形态;分析了剪跨比、体内外预应力筋配比、接缝位置和数量及类型对梁剪切性能的影响。研究表明,节段式体外预应力混凝土梁的剪切性能和整体式梁有很大差异,接缝决定着剪切破坏形态与破坏裂缝的形成、较大削弱了梁的抗剪承载力、明显增大了破坏裂缝的宽度和梁体破坏时的变形;配置体内预应力筋能有效改善体外预应力混凝土梁的剪切性能;整体式体外预应力混凝土梁的剪切性能和一般预应力混凝土梁也有一些差异。     

基于粘结强度变化的锈蚀无腹筋梁承载能力的研究

基于锈蚀钢筋混凝土梁内钢筋与混凝土间粘结强度随锈蚀量的变化,对锈蚀梁承载能力和破坏模式进行了研究。首先,基于梁内粘结强度的变化,计算锈蚀梁的抗弯承载力。其次,基于“拉、剪临界破坏”的概念和“梁-拱”共同作用的混凝土抗剪抵抗机制,计算锈蚀无腹筋梁的抗剪承载力。较小钢筋锈蚀量时,与粘结强度有关的“梁作用”因粘结强度的增加而增加;随锈蚀量的增加和粘结强度的退化,与粘结强度有关的“梁作用”不断降低,“拱作用”则有所增加。再次,对锈蚀梁随钢筋锈蚀量变化破坏模式的变化进行了分析。最后,对文中提出的模型进行了试验验证。     

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。