承压状态下混合配筋PHC管桩受力性能有限元分析

为研究承压状态下混合配筋PHC管桩的受力性能,本文采用非线性有限元软件ABAQUS,基于6根混合配筋PHC管桩拟静力试验研究进行了有限元分析。有限元分析得到的荷载-位移曲线以及试件损伤模式和试验结果吻合较好,验证了模型和参数取值的准确性。在此基础上,研究了轴压比、配筋强度比、预应力度和混凝土强度等参数对混合配筋PHC管桩受力性能的影响。分析结果表明,轴压比和混凝土强度对PHC管桩的受力性能有较大影响,提高轴压比和混凝土强度均能明显提高管桩的极限承载力,桩身混凝土强度等级不宜低于C70。增大预应力钢棒的张拉预应力能使混合配筋PHC管桩的承载力有小幅度提高,配筋应力比保持在0.45左右可使混合配筋PHC管桩的综合性能最优。     

新型混合配筋预应力混凝土管桩抗弯性能试验研究

提出"新型混合配筋预应力混凝土管桩"的概念,即在预应力混凝土管桩中加入一定数量的非预应力钢筋,形成水平承载混凝土复合截面,以提高预应力管桩的抗弯承载力和延性。通过对5种配有非预应力钢筋的新型混合配筋预应力混凝土管桩(每种形式制作2根)与2根普通预应力混凝土管桩的对比试验,结果表明配置非预应力钢筋后的新型管桩具有好的抗弯性能。最后,基于GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》和试验结果,提出新型管桩的抗裂弯矩计算公式;推导了新型管桩抗弯承载力设计计算理论公式;计算结果与试验结果符合良好。     

配置HRBF500钢筋的无粘结预应力梁受弯性能试验研究

进行了10根简支梁的受弯性能试验,研究了以HRBF500钢筋作为纵向受拉钢筋的无粘结预应力混凝土梁的破坏特征、预应力增量、受弯承载力以及位移延性.试验研究表明:在达到极限状态之前,试验梁中受拉的HRBF500钢筋均已屈服;梁破坏时,受压区混凝土压碎,破坏较为突然;无粘结预应力筋的实测极限预应力增量与综合配筋指标仍基本成线性关系,但较规范GB 50010-2010中公式的计算值明显偏大,计算值与试验值比值平均为0.35;梁跨中的屈服位移较大,但位移延性较差,位移延性系数平均为1.67,且随综合配筋指标增大,位移延性系数减小.根据笔者及相关文献中的试验结果,分析得到了无粘结预应力筋的极限预应力增量计算的建议公式,当极限预应力增量试验值＜450 MPa时,该式的计算值与试验值符合较好.     

混合配筋新型预应力混凝土管桩抗弯性能研究

提出了在预应力混凝土管桩中加入一定数量的非预应力钢筋的新型混合配筋预应力混凝土管桩的概念,以提高预应力管桩的抗弯承载力和延性.通过5根配有非预应力钢筋的混合配筋新型预应力混凝土管桩原型和2根普通预应力混凝土对比管桩的标准抗弯试验,研究了配置非预应力钢筋后的新型管桩的极限弯矩和刚度.基于混凝土规范和试验结果,建议了新型管桩抗弯承载力设计计算理论公式和用于管桩出厂检验的桩身极限弯矩检验值理论计算公式,均和试验结果符合良好,且满足管桩设计要求.提出了新型管桩开裂前和开裂后抗弯刚度的计算公式,和试验结果吻合良好.     

预应力高强混凝土管桩制作中预应力状态的试验研究

为研究先张法高强混凝土(PHC)管桩有效预压应力在制造、养护过程中的损失情况,对直径为1 400 mm、不同长度的两根PHC管桩进行了试验,并与理论计算结果进行对比。通过制桩过程中在桩身预应力钢棒上预埋电阻应变片,获得桩身不同截面的钢筋拉应力,继而探讨了不同阶段桩身预应力的分布及损失。试验结果表明,PHC管桩离心成型后预应力钢棒拉应力在张拉端处比锚固端大,沿管桩长度方向呈线性递减趋势;预应力钢筋有效拉应力和混凝土有效预压应力在张拉端较大、锚固端较小;两根管桩成型后预应力损失均在放张阶段最大;各截面测点的预应力分布具有一定的离散性,且随时间延长有增大趋势,而中部预应力分布最为均匀。     

混合配筋预应力混凝土管桩（PRC桩）受弯承载力计算

基于平截面假定和混凝土应力与应变关系,根据平衡条件推导出了混合配筋预应力环形截面构件正截面受弯承载力理论计算方法,结合混合配筋预应力混凝土管桩（PRC桩）算例,将理论计算方法与GB 50010—2010《混凝土结构设计规范（2015年版）》中的计算方法进行了比较,两者吻合程度较好,表明将GB 50010—2010中分列的两个公式叠加后得到的配筋公式适用于PRC桩的受弯承载力计算。     

预应力钢绞线超高强混凝土管桩受弯性能研究

为解决普通预应力超高强混凝土管桩水平承载力低和变形能力差的问题,提出了预应力钢绞线超高强混凝土管桩。通过3种常用桩型6根试件的足尺受弯性能试验、有限元分析,对比了预应力钢绞线超高强混凝土管桩与普通预应力超高强混凝土管桩在抗裂性能、受弯承载力、变形能力及破坏特征等方面的差异。研究结果表明：以钢绞线替代钢棒作为主筋可以有效提高管桩受弯状态下的变形能力和承载力;预应力钢绞线超高强混凝土管桩均以受压区混凝土压碎破坏,而普通预应力超高强混凝土管桩均以预应力钢棒拉断破坏;所建立的数值模型可以合理预测管桩的受弯性能,模拟得到的桩身裂缝分布与试验结果吻合较好。     

玻璃纤维筋与钢筋复合配筋预应力混凝土管桩承载性能试验研究

针对预应力钢筋混凝土管桩（普通管桩）水平承载力不足的问题,开发研制了采用玻璃纤维筋与钢筋复合配筋预应力混凝土管桩（复合配筋管桩）,进行了复合配筋管桩与普通管桩受弯和受剪性能的对比试验。受弯试验结果表明：GFRP筋的配置较大幅度改善了普通管桩的承载性能;与普通管桩相比,复合配筋管桩的开裂弯矩和极限弯矩均有显著的提高,且其裂缝分布范围小、数量少且长度略短于普通管桩;两种类型桩裂缝出现前跨中截面应变符合平截面假定,破坏时复合配筋管桩受压区混凝土破碎而管桩的预应力筋被拉断。受剪试验结果显示：配置GFRP筋较大幅地改善了普通管桩的受剪性能,其开裂剪力有显著的提高;两种类型桩破坏过程相似,均是支座处先出现裂缝,并沿与桩长方向大致30°夹角方向开展延伸,当延伸至加载点垂直面时,以平行于桩长方向继续扩展,最后形成贯通面。对比试验结果表明,采用玻璃纤维筋与钢筋复合配筋预应力混凝土管桩在受弯和受剪性能方面均有不同程度的提高,可有效解决普通管桩水平承载力不足的问题。     

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。     

混合配筋预应力混凝土管桩抗弯承载性能研究#br#

通过开展6根混合配筋预应力混凝土管桩和3根预应力混凝土管桩的抗弯性能试验,分析非预应力钢筋的配置对混合配筋预应力混凝土管桩抗弯承载性能的影响。试验结果表明：配置非预应力钢筋可明显提高预应力混凝土管桩的抗弯承载力,对控制抗弯裂缝的开展有明显的效果。与试验数据相比,现有抗弯承载力公式的计算值合理有效,但公式形式较为复杂。针对混合配筋预应力混凝土管桩的抗弯承载力进行研究,将环形截面等效成工字形截面,并利用“等效钢带法”计算钢筋提供的轴力和弯矩,推导出了简化计算公式,其计算结果相对试验承载力具有合理的富余。相比原有公式,简化计算公式形式简单、易于计算,可应用于实际预应力混凝土管桩的设计分析中。     

配置高强竖向预应力筋混凝土梁抗剪性能试验研究

目前国内外有代表性的混凝土结构设计规范对配置三向预应力混凝土箱梁的抗剪设计均未考虑竖向预应力对梁抗剪承载能力的影响,并对梁内抗剪钢筋的抗拉设计强度取值进行了限制,是否合适值得重新审视。对4片配置高强竖向预应力筋混凝土工字梁的抗剪性能进行了试验研究,主要研究纵向和竖向预应力的施加对配置高强竖向预应力筋混凝土梁抗剪性能的影响以及试验梁剪切破坏时高强竖向预应力筋的强度发挥水平。结果表明:就所研究的情形而言,施加3.2MPa竖向预压应力可使梁斜截面开裂荷载提高约22%、临界斜裂缝倾角增加约17°、抗剪承载能力提高约30%。剪切破坏时,竖向预应力筋是否张拉对加载过程中抗剪钢筋的应变增量影响很小,未张拉的竖向抗剪钢筋内最大应力为713MPa,预张拉后,抗剪钢筋最大应力增量为709MPa,但叠加其初始张拉应力后其内最大应力可达1440MPa。对竖向抗剪钢筋进行张拉能使高强抗剪钢筋的强度得到较好发挥,但同时导致临界斜裂缝的倾角增大、水平投影长度减小。因此,与配置普通箍筋的混凝土梁抗剪设计相比,配置竖向高强预应力筋混凝土梁竖向抗剪钢筋的最小间距、最小配筋率及初始张拉应力均应特别考虑。     

PHC管桩中配不同直径普通钢筋抗震研究

对四根分别布置12mm、14mm、16mm和18mm非预应力钢筋的混合配筋高强混凝土管桩进行低周往复加载试验,对各试件的承载能力、延性、极限弯矩进行了分析。研究了不同直径的非预应力钢筋对PHC管桩的抗震性能影响,并使用ANSYS建立管桩模型,对试验进行模拟,结果表明当间隔布置的非预应力钢筋直径为16mm时,管桩试件的位移延性系数最大,其抗震性能最好。     

复合配筋预应力混凝土管桩受弯与受剪性能试验研究

通过开展2种常用规格的复合配筋预应力混凝土管桩(PRC管桩)的受弯和受剪性能试验,对比2种规格PRC管桩的受力特性和破坏特征,分析非预应力钢筋对结构承载力和破坏过程的影响.受弯试验结果表明:非预应力钢筋的加入改善了预应力混凝土管桩(PHC管桩)的承载性能,其抗裂弯矩和极限弯矩均有显著提高,分别是规范参考值的1.1倍和1...     

混凝土连续梁(板)中无粘结预应力钢筋应力增长规律研究

把握无粘结预应力钢筋应力增长规律是准确计算无粘结预应力混凝土梁(板)刚度、裂缝开展宽度及受弯承载力的基础。首先定义了正常使用阶段无粘结预应力钢筋应力增量与有粘结非预应力钢筋增量的比值为无粘结预应力钢筋等效折减系数。然后针对无粘结部分预应力混凝土受弯构件在受荷过程中无粘结预应力钢筋不符合变形平截面假定的特点,应用等刚度法及弯矩-曲率非线性分析法,编制了可分别用于考察正常使用阶段和承载能力极限状态无粘结预应力钢筋应力增长规律的计算程序。最后基于模型试验结果和仿真分析结果,得到了无粘结预应力钢筋等效折减系数与非预应力钢筋配筋指标βs和预应力钢筋配筋指标βp的关系式,以及无粘结预应力钢筋极限应力增量与非预应力钢筋配筋指标sβ、预应力钢筋配筋指标pβ和跨高比l/h的关系式。     

配置BFRP筋复合配筋PHC管桩受弯和受剪性能试验研究

为解决预应力混凝土(PHC)管桩水平承载力不足的技术难题,开展了配置玄武岩纤维(BFRP)筋复合配筋PHC管桩(PRC-B管桩)和配置普通钢筋的复合配筋PHC管桩(PRC管桩)受弯、受剪性能的对比试验。受弯试验结果表明：BFRP筋的配置改善了PHC管桩的承载性能;与PHC管桩相比,PRC-B管桩的开裂弯矩和极限弯矩均有显著提高,且弹性变形更小、中性轴高度更低、裂缝分布范围更短且数量更少;两种类型桩的跨中截面应变符合平截面假定,破坏时PRC-B管桩受拉区裂缝宽度超限同时受压区混凝土开裂,而PRC管桩仅受拉区裂缝宽度超限。受剪试验结果显示：配置BFRP筋较大幅度提高了PHC管桩的受剪性能,其抗裂剪力和极限剪力分别有不同程度的提高;两种类型桩破坏过程类似,均是在剪弯段先出现两条对称的斜裂缝,逐步发展至中性轴高度处,以平行于桩长方向继续发展贯通形成主贯通面,最后因主裂缝宽度超限而破坏。所提出的配置BFRP筋复合配筋预应力混凝土管桩的受弯承载力计算公式,其计算结果相对试验承载力具有合理的富余。对比试验结果表明,BFRP筋可以替代普通钢筋改善PHC管桩的承载性能。     

增加非预应力筋的混凝土管桩抗弯抗剪性能研究

预应力混凝土管桩抗压承载力很高,但是抗拔和抗水平承载力不足。当管桩内部的钢筋都为预应力钢筋时,当管桩受拉、钢筋同时达到屈服强度时,很容易发生脆性断裂。通过在管桩内适当增加非预应力钢筋,即可增强管桩的抗弯抗剪性能,为此,分析了增加不同直径的非预应力钢筋对预应力管桩的抗弯抗剪性能影响。通过试验与ANSYS数值模拟方法的对比,结果表明:随着增加非预应力钢筋配筋的增大,开裂弯矩和开裂剪力逐渐减小,极限弯矩逐渐增加。     

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。     

复合配筋混凝土预制方桩受弯性能有限元分析

为深入研究复合配筋混凝土预制方桩的受弯性能,对该类桩建立有限元模型,开展有限元分析,从其抗裂性能、受弯承载力、变形性能及破坏特征等与试验结果进行比较。结果表明,建立的有限元模型可以较好地预测方桩的受弯性能,模拟得到的桩身裂缝分布和跨中挠度与试验结果吻合较好。根据所建立的有限元模型对不同参数的复合配筋混凝土预制方桩进行承载力分析,并与采用GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中受弯构件承载力计算公式的计算结果进行比较,结果显示：配置非预应力钢筋可以显著提高开裂后方桩的抗弯刚度和极限弯矩;合理设计的复合配筋混凝土预制方桩呈现以受拉区非预应力钢筋屈服,预应力钢棒被拉断,最后受压区部分混凝土被压碎的形式破坏;方桩的开裂弯矩和极限弯矩的有限元分析结果与规范公式计算值较为接近。     

陶粒混凝土受弯构件强度与延性的研究

一、前言为在地震区用钢筋陶粒混凝土做承重结构,须对其强度与延性性能进行研究。为此,我们对8根不同配筋情况的陶粒混凝土梁和2根普通混凝土梁进行了试验,就下面几个问题做了一些探索性研究。 1、关于平截面假定问题; 2、受拉纵筋进入强化段后,钢筋应力分布不均匀情况的分析; 3、陶粒混凝土受弯构件的延性; 4、配置部分高强钢筋后,受弯构件     

预应力碳纤维布加固钢筋再生混凝土梁受弯承载力研究

试验浇筑4组再生粗骨料掺量为0%、40%、70%、100%的钢筋再生混凝土梁,根据预应力碳纤维布拉断破坏和剥离破坏的界限加固量,每组对2根钢筋再生混凝土梁进行预裂破坏后,分别进行预应力碳纤维布一层和两层加固,然后对4组钢筋再生混凝土梁进行受弯承载力试验。试验表明：随着预应力碳纤维布加固量的增大,加固梁的受弯承载力增大,梁屈服时,纯弯段受拉区横向裂缝数量增多且宽度较小;随着再生粗骨料掺量的增大,加固梁受弯承载力降低,梁屈服时,裂缝数量减少、宽度增大。最后依据试验结果与平截面假定,结合再生粗骨料掺量对钢筋再生混凝土梁受弯承载力的影响,考虑钢筋再生混凝土梁的二次受力,建立了预应力碳纤维布加固钢筋再生混凝土梁的受弯承载力计算公式。计算结果表明：受弯承载力计算值与试验值吻合较好,可以为预应力碳纤维布加固钢筋再生混凝土梁设计提供参考。