正交法分析无腹筋FRP筋混凝土梁抗剪强度

为了研究无腹筋FRP筋混凝土梁抗剪强度,采用正交试验法分析剪跨比、纵向配筋率、梁的有效高度、混凝土抗压强度对无腹筋FRP筋混凝土梁抗剪承载力的影响。研究结果表明:剪跨比是影响无腹筋FRP筋混凝土梁抗剪承载力的主要因素,并且与梁的抗剪承载力成反比;其次,随着混凝土抗压强度的提高,梁抗剪承载力逐渐增大,近似呈线性关系;纵向配筋率与梁的有效高度对梁抗剪承载力有一定作用,但影响程度不明显。     

钢纤维含量对RPC无腹筋梁抗剪性能影响

为研究不同纤维含量对HRB500级钢筋RPC无腹筋梁抗剪性能的影响,制作了4根除钢纤维含量不同外其余配置均相同的试验梁,进行四分点加载试验。通过观察试验现象,以及对加载过程中挠度等数据进行分析,得出钢纤维含量对HRB500级钢筋RPC无腹筋梁抗剪承载力与剪切延性的影响规律。试验结果表明:当钢纤维含量由0提高到3%,构件抗剪承载力明显提高,结合RPC材料自身力学特性以及构件试验表现来看,其最优含量应介于2%~3%之间。当钢纤维含量较低时,RPC与高配筋率的HRB500级纵筋在抗剪性能上相互不匹配,材料特性没有充分发挥。     

双向受弯钢筋混凝土简支梁抗剪性能试验研究

根据对正交试验结果和文献试验资料的研究,分析了次生扭矩产生的原因及期 对双向受弯钢筋混凝土简支梁抗剪强度的影响。结合次生扭矩探讨了荷载斜弯角、截面高度比、剪跨比1混凝土强度等级纵筋和箍筋配筋率等因素对有、无腹筋梁抗剪性能的影响。得出了双向受弯你件抗剪强度随着混凝土强度的提高,纵筋和箍筋配筋率的增大而提高,随着剪跨比、荷载斜弯角,截面高度比的增大而降低等结论。     

无腹筋混凝土短梁受剪承载力尺寸效应研究

《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)中对于短梁受剪承载力的计算没有考虑梁高的影响,而现有研究表明无腹筋梁的抗剪承载力随梁有效高度的增加而降低。梁受剪尺寸效应的作用机制并没有统一的认识。为研究无腹筋梁的受剪尺寸效应及作用机制,设计了2组8根无腹筋梁,高度为200～1600mm,剪跨比为2.0。三点简支加载。获取了荷载 挠度曲线、纵筋应变、混凝土应变、裂缝宽度、裂缝张开 滑移位移。计算了临界斜裂缝上的应力。搜集并分析了已有的梁受剪尺寸效应试验数据。研究结果表明：无腹筋短梁抗剪承载力存在尺寸效应;骨料咬合机制对无腹筋短梁抗剪承载力贡献有限;受压区未开裂混凝土的强度具有明显的尺寸效应,进而引起了梁抗剪承载力的尺寸效应;我国规范中短梁和不配置抗剪钢筋的单向厚板的抗剪承载力计算公式基本合理,但对部分短梁和大尺寸梁的受剪承载力预测可能偏于不安全,建议在可靠度校准的基础上适当调整。     

剪跨比对HRB500级纵筋RPC无腹筋梁抗剪性能的影响

为研究不同剪跨比对HRB500级钢筋活性粉末混凝土(RPC)无腹筋梁的抗剪性能的影响,制作了4根配制相同的试验梁,选取不同的位置对其进行加载试验。通过观察整个试验过程,以及对加载过程中挠度、纵筋应变、混凝土主应变和方向等数据进行分析,得出剪跨比对HRB500级钢筋RPC无腹筋梁抗剪承载力与剪切延性的影响规律。试验结果表明:剪跨比对梁的裂缝的倾角与开展有较大影响,对梁的破坏形态有一定影响,在一定范围内与抗剪承载力成负相关性。4根梁破坏时均表现出一点的脆性状态,但均好于普通钢筋混凝土梁,其中剪跨比适中的梁其延性性能相对更好,同时HRB500级纵筋与RPC共同抗剪工作的匹配性也较好。     

钢筋混凝土无腹筋变截面悬臂梁受剪承载力试验研究

进行了16根钢筋混凝土无腹筋变截面悬臂梁试件集中荷载静力试验,实时量测了纵筋应变、受压区混凝土应变和挠度,记录了裂缝开展过程和破坏形态。结果表明,梁受剪承载力与受压边倾角、纵筋配筋率和悬挑端截面有效高度有明显正相关性;受压边倾角越大,变截面梁受剪破坏截面的位置越靠近悬挑端。非线性有限元分析表明变截面梁抗剪机制可用拱效应解释。基于试验分析及37个试验数据的统计分析,提出了反映受压边倾角对拱效应影响的系数以及确定验算截面位置的方法,建立了与中国规范公式衔接的变截面梁受剪承载力计算公式。     

考虑多参数耦合的无腹筋梁抗剪承载力分析

为了考虑多参数耦合效应对无腹筋梁抗剪承载力的影响,并量化相应的计算公式,收集了美国混凝土协会(ACI)数据库和国内的一些试验数据,对数据进行筛选和处理。通过统计分析,确定了尺寸效应和纵筋配筋率对抗剪强度的影响规律。基于试验现象,提出了一种混凝土抗压强度和剪跨比符合的指数形式。采用这种指数形式,通过回归分析得到了考虑多参数耦合效应的抗剪承载力计算公式。该公式形式简单,可以反映混凝土强度、剪跨比、纵筋配筋率、有效高度的影响。与其他计算模型对比,该公式预测精度较好。     

钢纤维混凝土无腹筋梁抗剪强度的回归分析

通过对大量试验结果的回归分析 ,总结了剪跨比、混凝土强度、钢纤维含量和纵筋配筋率对钢纤维混凝土无腹筋梁抗剪强度的影响 ,并指出这些因素在影响程度上的不同 .分析结果表明 ,剪跨比对钢纤维混凝土无腹筋梁抗剪强度的影响最大 .提出了预测钢纤维混凝土无腹筋梁抗剪强度的回归计算公式 .     

不同配箍率下HRB500级纵筋活性粉末混凝土梁抗剪性能研究

为研究配箍率对HRB500级钢筋活性粉末混凝土(RPC)梁的抗剪性能的影响,对5根配置不同箍筋的梁进行四分点加载试验。通过观察试验过程,以及对加载过程中挠度、箍筋应变等数据进行分析,得出配箍率对HRB500级钢筋RPC梁抗剪承载力与剪切延性的影响规律。试验结果表明:随着配箍率的增加,试件斜裂缝的分布规律由少而集中变为多而分散,同级荷载下的裂缝宽度变得更细,箍筋起到抑制裂缝开展的作用;梁中配置箍筋不仅可以提高构件抗剪承载力,同时还能提高其剪切延性,效果明显;钢纤维在抵抗由温度、弯曲等荷载形成的均匀应力时作用明显,当抵抗由集中荷载为主所产生的剪应力时则不能取代箍筋的作用。     

不同表面特征GFRP筋加固钢筋混凝土T形梁抗剪试验研究

为研究不同表面特征的GFRP筋对加固后钢筋混凝土梁抗剪性能的影响,以不同混凝土强度等级、不同纵筋配筋率以及不同表面特征GFRP筋为参数,对9根钢筋混凝土T形梁进行了表面内嵌GFRP筋的静力加载试验,并分析其影响因素。结果表明,GFRP筋的表面特征是影响加固梁破坏形态的重要因素,光圆GFRP筋加固梁更容易发生粘结破坏。内嵌GFRP筋不能提高试验梁的纯弯段开裂荷载,但能提高弯剪段开裂荷载、屈服荷载和极限荷载。光圆GFRP筋加固对弯剪段开裂荷载影响显著,螺纹GFRP筋加固对屈服荷载和极限荷载影响明显。GFRP筋的表面特征对加固梁抗剪承载力的影响要大于混凝土强度等级和纵筋配筋率。GFRP筋表面特征对其应变大小有明显影响,螺纹GFRP筋的应变远大于光圆GFRP筋,因此螺纹GFRP筋利用率高,加固效果好。     

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。     

无腹筋玄武岩纤维筋再生混凝土梁抗剪性能

通过对再生粗骨料取代率、剪跨比、配筋率为参考因素的玄武岩复材(BFRP)筋再生混凝土梁抗剪性能试验研究,分析梁的裂缝扩展和破坏模式以及再生粗骨料取代率、剪跨比和配筋率对试验梁抗剪承载力的影响,并将试验结果与中、美、日、加四个国家的技术标准推荐算式的计算结果进行比较。结果表明:BFRP筋混凝土梁主要发生两种剪切破坏,其中9根试验梁发生剪压破坏,2根试验梁发生斜拉破坏; BFRP筋混凝土梁挠度随BFRP配筋率和剪跨比的增大均减小,当再生粗骨料取代率为30%、60%时,BFRP筋再生混凝土梁挠度与BFRP筋普通混凝土梁差别不大; BFRP筋再生混凝土梁抗剪承载力低于BFRP筋普通混凝土梁;美国标准ACI 440. 1R-15的计算值最保守,中国标准GB 50608—2010、日本标准JSCE 1997次之,而加拿大标准CSA.S 806-12在计算BFRP筋再生混凝土梁抗剪承载力时吻合度更好并具有安全度。     

基于神经网络的活性粉末混凝土梁抗剪承载力预测

为了探讨将反向传播(BP)神经网络用于活性粉末混凝土(RPC)简支梁抗剪承载力预测上的有效性,利用14根高强钢筋RPC梁抗剪破坏试验结果,对影响RPC简支梁抗剪承载力的4个主要因素进行了分析,创建了RPC梁抗剪承载力BP神经网络预测模型,并验证了该模型的可靠性。利用该模型分析了不同参数对高强钢筋RPC梁抗剪承载力的影响效应。研究结果表明:当剪跨比大于3时,剪跨比对RPC梁的抗剪承载力影响趋向于平缓。随着纵筋率的提高,RPC梁的抗剪承载力提高,且剪跨比越小这种影响越明显。配箍率对大剪跨比RPC梁抗剪承载力的提高效率要高于小剪跨比RPC梁。     

活性粉末混凝土短柱抗震性能数值模拟

为了研究活性粉末混凝土(Reactive powder concrete,简称RPC)短柱的抗震性能,运用有限元软件ABAQUS对RPC短柱进行了低周反复荷载作用下力学性能的数值模拟,研究了RPC短柱的破坏形态、滞回曲线和骨架曲线。RPC模型采用混凝土损伤塑性模型,其中损伤因子采用基于RPC本构的能量等效法求得。钢筋本构采用双折线模型。将模拟结果与试验结果进行对比,得到了较好的吻合性。在此基础上,研究了轴压比、配箍率和纵筋配筋率的变化对RPC短柱抗震性能的影响。研究结果表明:随着轴压比的增大,试件的延性逐渐降低,轴压比从0.2增加至0.5,位移延性系数从3.30降低至2.61;试件的抗剪承载力随轴压比的增大而增大,但在加载后期,高轴压比试件的承载力和刚度退化较快;配箍率和纵筋配筋率的增大均可以改善试件的抗震性能,但配箍率主要影响加载后期试件的延性,而纵筋配筋率主要影响试件的抗剪承载力。     

基于试验数据的高强混凝土梁抗剪承载力计算方法Ⅰ.无腹筋梁

为了研究高强混凝土无腹筋梁抗剪承载力的计算方法,收集国内外关于高强混凝土无腹筋梁抗剪试验的抗剪承载力、混凝土强度、剪跨比、截面有效高度、受拉纵筋配筋率等试验数据,整理成包含291组数据的数据库。利用数据库中的实测数据对中国《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）、美国混凝土结构设计规范ACI 31-14和Zsutty提出的混凝土梁抗剪承载力公式用于高强混凝土梁的适用性进行评价,并分情况进一步研究中国规范公式,修正中国规范公式中的参数,得到一个新的公式。结果表明:3个公式用于高强混凝土梁时,Zsutty公式的预测结果最精确,中国规范公式的预测结果准确性次于Zsutty公式但好于美国规范公式;所得出的新公式较原规范公式更加适用于高强混凝土无腹筋梁。     

HRB500钢筋混凝土Z形截面双向压弯柱正截面承载力数值分析

为研究HRB500钢筋混凝土Z形截面双向压弯柱的受力性能,采用Fortran语言编制Z形截面双向压弯柱承载力有限元计算程序,基于已进行的9根钢筋混凝土Z形截面柱试件反复加载试验结果,对程序的正确性进行验证,试验结果与计算结果吻合较好。分析了加载角度、混凝土强度等级、纵筋配筋率、轴压比和肢高肢厚比等参数对承载力的影响,得到了Z形截面双向压弯柱正截面轴力-弯矩(N-M)及双向弯矩(Mx-My)相关曲线的变化规律。研究结果表明:在轴压比、纵筋配筋率、肢高肢厚比满足限值的条件下,界限破坏时,混凝土强度等级由C45提高到C60,受弯承载力提高15.1%,受压承载力提高21.1%;配筋率由1.57%提高到2.26%,受弯承载力提高15%,受压承载力降低10.8%,加载角度对界限破坏点没有影响。配置HRB500纵筋Z形截面柱,混凝土强度等级不宜小于C50。     

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。     

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。     

BFRP筋海砂再生混凝土柱轴压性能研究

通过30根BFRP筋海砂再生混凝土（Sea-sand recycled aggregate concrete,SRAC）柱的轴心受压试验,探究BFRP纵筋配筋率、BFRP箍筋间距和再生骨料取代率等因素的影响。试验发现：BFRP筋柱的破坏过程与钢筋混凝土柱较为相似。随着混凝土中再生砖骨料含量的增加,试件承载力相应降低;为提高柱承载力,当其他参数相同时,可适当提高BFRP纵筋配筋率;减小箍筋间距,试件延性明显改善,但承载力提高幅度较小。     

CFRP筋增强混凝土轴心受压柱的试验研究

通过对5根CFRP筋混凝土矩形柱的轴心受压试验,研究这种新型混凝土柱的受力特点,重点分析CFRP纵筋的配筋率及CFRP箍筋间距对柱承载力的影响。试验结果表明:CFRP筋混凝土轴心受压柱首先发生混凝土压碎破坏,在混凝土被压碎之后如继续加载,则CFRP箍筋或纵筋可能发生破裂或破断。CFRP纵筋对其承载力提高有一定的贡献,但可利用的强度有限;CFRP箍筋间距较密时,对承载力有利,但当超过一定范围后,对承载力的影响可以忽略。