预应力和型钢对转换梁受力性能的提高作用研究

对普通配筋混凝土转换梁进行了预应力、型钢、预应力型钢混凝土转换梁截面配筋计算,利用ANSYS分析研究了预应力、型钢对转换梁力学性能的提高作用。有限元分析结果表明:加入预应力筋、型钢后转换梁跨中抗弯承载力、刚度都有很大程度的提高。与普通配筋混凝土转换梁相比,在截面尺寸减小11.76%情况下,加入预应力筋后转换梁跨中抗弯承载力提高了19.3%、梁端抗弯承载力提高了17.99%、跨中挠度减小了10.93%;加入型钢后转换梁跨中抗弯承载力提高了9.4%、梁端抗弯承载力提高了8.58%、跨中挠度减小了15.39%;加入预应力筋型钢后转换梁跨中抗弯承载力提高了21.47%、梁端抗弯承载力提高了22.05%、跨中挠度减小了22.08%。有限元分析结果证实:预应力筋、型钢能抑制梁身裂缝的开展,这对提高梁抗弯承载力,增加梁破坏阶段的延性有重要作用。     

体外预应力加固部分预应力混凝土锈蚀梁抗弯性能研究

采用电化学加速锈蚀法,对部分预应力(PPC)梁中受拉纵筋进行锈蚀,然后使用经过镀锌防腐处理后的体外预应力钢绞线对锈蚀试验梁进行加固。通过对6根不同腐蚀程度、不同加固情况的试验梁开展弯曲试验,研究了静力荷载下构件的破坏形态、抗弯承载力、跨中截面应变分布、体内预应力钢筋应变、体外预应力钢绞线应变、跨中挠度及裂缝分布。试验结果表明:体外加固方式可以有效防止严重锈蚀混凝土梁发生脆性破坏,随着锈蚀率的不断增大,体外预应力加固对锈蚀梁的承载力及抗弯刚度的提高幅度逐渐增大;经过体外预应力加固后,体内钢筋及体外钢绞线的应变显著减小,改善了试验梁的受力性能,可以有效避免其发生钢筋脆性断裂;体外预应力加固可以有效地抑制裂缝的开展,延迟裂缝的出现,使其发展速度明显减小,显著提高试验梁的抗裂能力。     

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。     

钢筋锈蚀再生混凝土梁刚度退化规律及计算方法研究

采用电化学方法对纵筋进行锈蚀,通过加载试验研究了再生混凝土梁在不同纵筋锈蚀率下刚度退化规律.结果表明:再生混凝土梁破坏时的极限承载力随锈蚀率的增加而减小,当锈蚀率较小时,大约在5％极限承载力的荷载时梁在纯弯段内开始出现裂缝,破坏形态为适筋梁弯曲破坏;当锈蚀率较大时,破坏时裂缝分布有向跨中靠拢的趋势.当荷载较小时,随着纵筋锈蚀率的增加再生混凝土梁跨中挠度变化不大;当荷载较大时,跨中挠度随纵筋锈蚀率增大而增大变得比较明显.再生混凝土梁的刚度因纵筋锈蚀发生了一定的退化,导致刚度退化的主要原因是再生混凝土梁截面和纵筋横截面面积减小以及二者之间粘结性能的退化,并基于钢筋截面面积减小这一因素推导了再生混凝土梁弯曲刚度退化计算方法.     

荷载与海水环境耦合作用下钢筋混凝土梁的抗弯性能研究

通过对普通钢筋混凝土梁进行前期加载和海水干湿循环试验，使试验梁发生接近实际结构的机械与钢筋锈蚀耦合损伤，并对耦合损伤试验梁进行了抗弯加载试验。结果表明：耦合损伤梁的破坏形态均为适筋破坏；损伤度越高，耦合损伤试验梁的钢筋屈服越早，裂缝发展及顶部混凝土破坏过程相对越快，其屈服荷载、抗弯承载力、刚度退化也越明显；随着荷载的增加，耦合损伤试验梁的刚度退化速度和幅度也越明显。结合耦合损伤梁试验数据，对普通梁抗弯承载力、刚度理论计算公式的相关参数进行了拟合修正，推导出了耦合损伤试验梁的抗弯承载力和刚度计算公式。     

CFRP预应力筋增强RC梁抗弯性能研究

针对国内外配置体外CFRP筋预应力梁式构件的抗弯性能试验数据进行系统的归纳分析,研究了体外CFRP预应力筋增强混凝土桥梁构件的抗弯性能。研究表明:体外CFRP预应力筋混凝土梁的受力过程与体外预应力钢筋混凝土梁颇为相似,能大幅度提高钢筋混凝土梁的承载力,减小梁体变形和开裂程度,张拉预应力筋时梁体是否持荷以及持荷大小对其受力性能影响甚微,CFRP筋的应力增长主要出现在梁体内非预应力钢筋屈服之后。     

工业建筑用高强度纤维混凝土组合梁的受弯性能试验研究

在研究过程中采取高强度纤维混凝土组合梁的试验模式,针对性研究其破坏特征和受力性能,并分析计算高强度纤维混凝土组合梁的正截面受弯承载力的有效方法,确定其可行性。最终得出以下结论:高强度纤维混凝土组合梁的抗弯承载力和抗弯刚度比普通混凝土梁的曲线整体要高;在210 kN荷载下,普通混凝土的纵筋进入屈服阶段;在280 kN荷载下,高强度纤维混凝土组合梁纵筋的应变仍然呈线性增长状态,未进入屈服阶段。普通混凝土梁中箍筋的应力比高强度纤维混凝土组合梁的要大;组合梁的极限抗弯承载力可通过简化塑性理论进行计算。在混凝土强度相同时,提高钢材强度等级,组合梁受弯承载力提高明显,如果钢材的强度等级是一致的,那么随着混凝土强度等级的提升,组合梁将能承受更大的极限受弯承载力。     

锈蚀预应力筋混凝土梁受弯承载性能有限元分析

利用ANSYS建立了预应力混凝土梁分离式有限元模型,实现了预应力筋锈蚀后混凝土构件静力承载性能的模拟,分析了预应力筋锈蚀对预应力混凝土构件极限承载力、刚度和破坏形式的影响。结果表明:随着预应力筋锈蚀率的增加,构件的极限荷载和刚度降低,梁顶应变增加,塑性变形能力变差,破坏由延性向脆性发展。     

钢绞线、FRP筋预应力加固混凝土梁抗弯性能试验研究

纤维增强复合材料是一种新型的材料,对FRP筋材使用预应力的方式加固混凝土梁,是一种新兴的加固技术,可以有效地发挥FRP的高强性能。为了研究混凝土梁加固以后的抗弯性能,采用试验研究与理论分析相结合的方法,制作了12根混凝土梁试件,通过试验比较CFRP筋、BFRP筋和高强钢绞线3种预应力筋材的加固效果,包括开裂荷载、屈服荷载和极限承载力,对加固梁的裂缝开展、刚度提高以及破坏形式进行初步研究和探讨。     

预应力FRP筋梁抗弯性能有限元分析

针对不同类型的预应力纤维增强聚合物筋对预应力混凝土梁力学性能影响的问题,本文以预应力纤维增强聚合物筋搭配一定数量的非预应力普通钢筋,设计15根有粘结预应力纤维增强聚合物筋混凝土简支梁,以5根为一组,分3组,分别配以碳纤维筋,芳纶纤维筋和玻璃纤维筋作为预应力筋,并以ANSYS有限元分析软件为研究手段,通过改变预应力纤维增强聚合物筋的类型,使用有限元方法开展了受弯构件的力学性能分析,其中包括了特征荷载分析、位移延性分析和刚度分析。结果表明:使用本文的有限元建模方法,可以用于有粘结预应力纤维增强聚合物筋混凝土梁抗弯性能的研究;根据有限元分析得出的数据,发现在达到屈服荷载之后,纤维增强聚合物筋对混凝土梁的抗弯性能影响较大;达到屈服荷载之后,梁的抗弯性能(特征荷载、位移延性和刚度)受纤维增强聚合物筋本身的力学性能的影响较大。