带肋钢板加固腹板开洞RC梁受力性能模拟分析

为改善腹板开洞RC梁的受力性能,利用Abaqus有限元分析软件,在低周反复荷载作用下,对26根腹板开洞RC梁进行不同洞口长度、洞口高度、洞口偏移、钢板厚度参数数值模拟分析。模拟分析结果表明,带肋钢板加固腹板开洞梁相比未加固试件有良好的受力性能、耗能能力,变形能力增强,刚度退化减缓。有限元数值模拟分析为合理确定带肋钢板加固开洞梁参数提供了理论依据。     

侧边开洞 斜向槽钢加劲钢板剪力墙 结构抗震性能试验研究

为研究开洞形式及槽钢加劲肋对钢板剪力墙抗震性能的影响，对2个1/3缩尺的单跨双层侧边开洞-斜向槽钢加劲钢板剪力墙进行了低周往复荷载试验，得到了双侧开洞 交叉加劲钢板剪力墙和单侧开洞-多道斜向槽钢加劲钢板剪力墙的荷载-位移曲线、破坏特征、骨架曲线等，分析了两种钢板墙的承载能力、延性、退化特性以及耗能能力等性能。通过分析框架梁的受力情况，给出了考虑加劲肋作用的开洞处梁腹板最小厚度计算公式。试验结果表明，两种形式的槽钢加劲钢板剪力墙均有良好的抗震性能。双侧开洞 交叉加劲钢板剪力墙试件的滞回环饱满呈梭形；单侧开洞-多道斜向槽钢加劲钢板剪力墙试件在加载前期滞回曲线有“捏缩”现象，耗能梁段形成后“捏缩”现象消失。槽钢加劲肋能有效限制内填钢板的屈曲变形，加载过程中未发生扭转，避免加劲肋破坏导致加劲效果失效。双侧开洞 交叉加劲钢板剪力墙试件受槽钢加劲肋作用，中梁开洞处梁腹板承受剪力增大约30%。建议在开洞处梁腹板合理布置加劲肋，避免框架梁过早屈服影响整体结构性能的发挥。     

带大矩形洞口钢板剪力墙力学性能研究与设计方法初探

钢板剪力墙延性好、耗能能力强,是一种新型的高层抗侧力构件。工程实践中为满足开窗洞和开门洞的要求,需要采用带大矩形洞口的带肋钢板剪力墙作为抗侧力构件的方案。目前国内外对于此类钢板剪力墙尚未见到系统的研究,设计规范中缺乏可操作的具体规定。通过试验研究和数值分析方法对带大矩形洞口钢板剪力墙的受力性能进行了较为深入的研究,结果表明水平边框梁和竖向边框柱的面外刚度对结构的整体性能影响较大,薄钢板剪力墙开洞后刚度有所降低,根据开洞薄钢板墙的力学特点,提出了矩形洞口周边的边框梁和边框柱设计方法。     

开洞钢板剪力墙洞口加劲肋性能研究

采用ABAQUS软件对中部开洞、一侧开洞及两侧开洞的钢板剪力墙进行了数值分析。对不同开洞形式的钢板剪力墙进行了弹性屈曲分析和非线性滞回分析,研究了洞口加劲肋刚度、强度对开洞钢板剪力墙性能的影响。研究结果表明:增大加劲肋刚度,可提高开洞钢板剪力墙的弹性屈曲应力,当肋板刚度比超过所提出的下限时,加劲肋对开洞钢板剪力墙屈曲应力的提高幅度降低;宽高比较大时,加劲肋对开洞钢板剪力墙屈曲应力的提高更加显著,在相同的肋板刚度比条件下,宽厚比不同的开洞钢板剪力墙屈曲应力的提高幅度基本相同。建议中部开洞、一侧开洞及两侧开洞钢板剪力墙的肋板刚度比下限分别取30,15和25。滞回分析结果表明:肋板刚度比对开洞钢板剪力墙弹性刚度、承载力和耗能能力影响较小。加劲肋强度过低时,无法充分发挥钢板剪力墙屈曲后的拉力场作用。按所提出的强度验算公式设计的加劲肋,可为开洞钢板剪力墙拉力场提供可靠锚固,确保拉力场充分发展。     

方钢管混凝土框架-中间开洞薄钢板剪力墙的力学性能研究

进行了一榀1/3比例单跨两层方钢管混凝土框架-中间开洞薄钢板剪力墙的低周反复荷载试验,研究了钢板剪力墙中间开洞对方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙抗震性能的影响。利用有限元软件ABAQUS对方钢管混凝土框架-中间开洞薄钢板剪力墙进行了数值分析,研究了钢板剪力墙开洞位置、洞口宽度比、钢板剪力墙厚度以及加劲肋等对其力学性能的影响。结果表明:开洞位置的变化对结构影响很小;增大钢板剪力墙洞口宽度比降低了结构的承载能力和初始刚度;增大钢板剪力墙厚度提高了结构的承载能力和初始刚度;通过在洞口周边设置加劲肋,减小了钢板剪力墙的高厚比,减弱了钢板剪力墙对竖向边缘构件的影响。     

某高层剪力墙封洞加固设计分析

某18层钢筋混凝土框架-剪力墙结构,根据使用功能要求,需在1层增设夹层。考虑将夹层荷载传递给剪力墙及后置钢柱。然而,施工不当致使剪力墙开洞。在剪力墙上开洞不仅截断了剪力墙的纵向钢筋和水平钢筋,同时削弱了剪力墙的截面尺寸,导致剪力墙不满足轴压比限值和平面外稳定性的要求,存在安全隐患。针对此问题,提出了剪力墙洞口内置带肋钢套筒,焊接剪力墙洞口截断钢筋及洞口封堵的方案,使封堵后剪力墙结构安全性不低于原设计标准,加固方法可供同类加固改造工程参考。     

负弯矩区腹板开洞钢-混凝土组合梁受力性能试验研究

为研究腹板开洞对负弯矩区组合梁受力性能的影响,对三根腹板开洞外挑组合梁和一根对比梁进行了试验研究,考虑是否开洞、洞口大小、洞口补强等参数的影响.试验结果表明:腹板开洞后,组合梁开裂荷载减小,且初始裂缝出现在洞口上方混凝土板中;洞口区域截面纵向应变分布不再满足平截面假定;组合梁最终表现为洞口上方混凝土板的剪切破坏,承载力降低;洞口补强可显著改善梁的受力性能,提高其承载力.     

钢筋混凝土开洞短梁的受剪试验研究

本文对钢筋混凝土开洞短梁在集中力作用下的受剪性能进行了试验研究,32根试件中包括20根简支开洞短梁和9根两跨连续开洞短梁,另外还有2根简支开洞深梁和1根两跨连续开洞深梁,是为了满足开洞深、短梁研究的连续性。试验结果表明:其破坏形态主要有洞口上下剪切破坏型和弯剪破坏联合型两种,随跨高比、剪跨比的增大,剪切破坏面由斜压破坏向剪压破坏过渡;跨高比、剪跨比、洞口大小和位置、配筋形式及数量是影响开洞短梁的裂缝发展、破坏形态、抗剪承载力、支座反力重分布的主要因素。     

酒店加固改造工程设计与施工

某酒店采用普通钢筋混凝土框架-剪力墙结构,由于使用功能发生变化,相应使用荷载及建筑空间均发生较大变化。主要改变有:在屋面增设冷却塔;增设食梯;周边增设环廊通往消防楼梯,以满足建筑消防要求。这些改变除楼面使用荷载增加外,还涉及到楼板开洞加固,剪力墙开洞加固,新加结构梁板等。根据加固改造部位的实际情况及要求分别采用了湿式外包钢加固法加固柱,外部粘钢板法加固梁,粘贴碳纤维布和钢板条的混合法加固楼板。对楼板、剪力墙开洞,新加结构梁板等介绍了具体的改造方案和施工措施。经过几年来的使用,工程应用情况良好,说明选择的加固方案是合理的,满足安全性、施工方便、经济性等各方面的要求。     

粘贴钢板加固RC梁非线性有限元数值模拟

提出了外粘钢板加固受弯钢筋混凝土梁的非线性有限元模型,该模型采用了一种特殊的、具有剥离破坏功能的界面单元来模拟混凝土和外粘钢板之间的粘结层,影响这种剥离破坏的主要因素是板的厚度.由于传统的梁理论不能描述这种加固梁剥离破坏,因此,采用有限元方法能全面地、整体地描述这种加固梁的各种破坏模式.数值计算结果与各种厚度的钢板加固梁试验结果相吻合.     

矩形开孔钢筋混凝土伸臂梁受剪性能试验研究

为方便设备管线通过,采用腹部开孔梁可有效降低楼层高度,但开孔会削弱梁的整体刚度,导致孔洞附近的应力及内力重分布十分复杂。为研究腹部矩形开孔的钢筋混凝土伸臂梁的受力性能,以正反弯矩比、孔洞位置、剪跨比及孔侧斜筋作为主要变量,对12根钢筋混凝土开孔伸臂梁和1根钢筋混凝土实腹伸臂梁试件进行了两点加载下的受剪性能试验。研究了各种参数对开孔伸臂梁的裂缝开展及破坏形态、应变分布、变形和受剪承载力等受力性能的影响。试验结果表明：正反弯矩比和孔心剪跨比改变了伸臂梁在孔洞附近的受力状态,导致破坏时孔侧呈现出不同的裂缝形态。配置孔侧斜筋后,孔侧混凝土和箍筋更好地发挥协同抗剪作用,试件的受剪承载力显著提高,裂缝开展和变形均得到有效的控制。利用混凝土开孔简支梁发生孔侧剪压破坏的受剪承载力公式对开孔伸臂梁的受剪承载力进行计算,并和试验数据进行对比可知,按开孔简支梁的算式对开孔伸臂梁的受剪承载力进行计算,计算结果与试验结果的平均比值为0.96,方差为0.07,结果偏于安全。     

Strengthening of reinforced concrete beams in shear by the use of externally bonded steel plates: Part 1 – Experimental programme

This paper describes a programme of research to investigate the behaviour of reinforced concrete beams strengthened in shear by means of externally bonded steel plates and hence to provide engineers with appropriate design guidance. The shear strengthening and testing to failure of 15 rectangular section reinforced concrete beams was conducted. To account for the different potential types of shear failure (diagonal tension, shear compression and deep beam failure) three shear span to depth ratios were used. A further 15 experiments were then conducted using ‘T’section beams. In most cases the addition of externally bonded shear plate reinforcement provided enhancement in shear capacity comparable with that provided by conventional internal shear links designed to BS8110 [British Standards Institute (BSI). Structural use of concrete, Part 1: Code of practice for design and construction. BS 8110: Part 1: BSI. London; 1997]. Measurement of the principal strains in the plated beams showed that as well as tensile and compressive strains due to bending, strains arising from an underlying shear crack are evident. Hence the plates serve to control crack opening and catastrophic shear failure up to a certain load level, when bond failure occurs in the concrete. The use of partial depth plates with T section beams does not appear to be as successful as the use of full depth plates on rectangular section beams.     

锚贴钢板加固锈蚀钢筋混凝土梁试验研究

为了研究锈蚀钢筋混凝土梁采用钢板锚贴加固后的力学性能,设计了12根钢筋混凝土梁,以设计锈蚀率为10%进行电化学快速锈蚀。在锚贴钢板加固前进行预压试验,裂缝宽度控制为0.2mm。按保护层厚度分为3组,每组1根对比梁,其余3根分别按钢板厚度3、4、5mm进行锚贴钢板加固。加载对比试验研究表明:锚贴钢板加固锈蚀钢筋混凝土梁的跨中截面应变基本符合平截面假定,正常使用性能得到明显改善,且极限承载力亦有明显提高。锚贴钢板有效地减小了锈蚀钢筋混凝土梁的裂缝宽度和裂缝延伸高度,在相同保护层和锈蚀率相近时,钢板厚度增加3~5mm导致其挠度减小,且减小幅度为13%~51%。保护层厚度对加固梁的极限承载力影响不明显。     

外部粘贴碳纤维或钢板加固梁中粘结界面应力分析

钢筋混凝土梁可采用外贴碳纤维或钢板条于梁底的方法进行补强加固。但是 ,在板条与梁底间的粘结界面端部将产生较大的沿粘结面的剪应力和垂直粘结面的正应力 ,这些应力将有可能造成外贴板条端部锚固失效 ,从而 ,使梁因板条的材料强度得不到充分发挥而提前破坏。目前 ,已有的计算界面应力公式都是在弹性理论基础上假定应力沿胶层厚度为常量 ,并且 ,忽略了板条端部的应力奇异现象而得到的。为此 ,对该类加固梁的胶层应力分布 ,特别是板条端部的应力 ,采用LUSAS有限元分析程序进行了详细的计算研究 ,对影响胶层应力分布的主要因素也进行了分析研究     

Shear strengthening of RC beams with web-bonded continuous steel plates

This paper presents the results of an experimental program and a parametric study conducted on RC beams strengthened in shear with web-bonded continuous steel plates. An experimental investigation was conducted to assess the effectiveness of web-bonded continuous steel plates for shear strengthening of RC beams having internal stirrups. A two-dimensional nonlinear finite element model was developed to simulate the overall behavior of beams with epoxy bonded steel plates. In order to develop a design methodology for beams with web-bonded steel plates, a parametric study was conducted. Main parameters considered were concrete strength, plate thickness, plate depth-to-beam depth ratio, yield strength of steel plates, beam size and the internal shear reinforcement ratio. A formula to compute the shear strength of such beams was proposed by adding up the concrete contribution, shear reinforcement contribution and the contribution of steel plates. The validity of proposed formula was checked against the results from parametric study and the experiments. It was found that the proposed formula predicts the ultimate shear strength of RC beams with web-bonded continuous steel plates very well.     

Strengthening of RC beams in shear using GFRP inclined strips – An experimental study

Though there have been a number of studies on shear strengthening of RC beams using externally bonded fiber reinforced polymer sheets, the behaviour of FRP strengthened beams in shear is not fully understood. This is partly due to various reinforcement configurations of sheets that can be used for shear strengthening and partly due to different failure modes a strengthened beam undergoes at ultimate state. Furthermore, the experimental data bank for shear strengthening of concrete beams using FRP remains relatively sparse due to which the design algorithms for computing the shear contribution of FRP are not yet clear. The objective of this study is to clarify the role of glass fiber reinforced polymer inclined strips epoxy bonded to the beam web for shear strengthening of reinforced concrete beams. Included in the study are effectiveness in terms of width and spacing of inclined GFRP strips, spacing of internal steel stirrups, and longitudinal steel rebar section on shear capacity of the RC beam. The study also aims to understand the shear contribution of concrete, shear strength due to steel bars and steel stirrups and the additional shear capacity due to glass fiber reinforced polymer strips in a RC beam. And also to study the failure modes, shear strengthening effect on ultimate force and load deflection behaviour of RC beams bonded externally with GFRP inclined strips on the shear region of the beam.     

粘钢加固混凝土梁疲劳性能试验研究

为研究粘钢加固混凝土梁的疲劳性能,进行了2根粘钢加固梁及1根对比梁的疲劳试验。试验研究表明:在钢板与混凝土粘结完好的情况下,粘贴钢板加固较大地提高了梁的抗变形能力;与未加固梁相比,因钢板端部粘结失效,加固梁主筋断裂时的疲劳循环次数反而减少,也说明在粘贴钢板加固工程中,应注意保证钢板端部的良好锚固,使钢板与混凝土良好粘结,钢板才能充分发挥作用。     

预应力高强钢丝绳抗弯加固钢筋混凝土梁的试验研究

提出一种预应力高强钢丝绳抗弯加固混凝土结构的新方法(简称P-SWR加固技术)。介绍这种新技术的提出思想及实现工艺,对预应力高强钢丝绳抗弯加固混凝土梁进行试验研究,重点讨论直接加载、先损伤后加载、钢丝绳层数、钢丝绳与混凝土黏结性能、锚固方式等参数对加固性能的影响,并与粘贴CFRP和钢板加固混凝土梁性能作了比较。试验结果表明,预应力高强钢丝绳加固能同时显著提高混凝土梁的开裂荷载、截面刚度、屈服荷载、最大承载力,加固后的梁发生钢筋屈服、受压区混凝土压坏、钢丝绳断裂的延性破坏,能有效限制混凝土裂缝宽度,钢丝绳能达到极限拉伸应变而充分发挥作用。P-SWR加固技术可较好地解决现有加固方法中的诸多缺点,是一种高效主动式的加固技术。另外,该技术还具有易施工、耐火、耐老化、成本低等优点,值得在实际工程中大力推广应用。     

玻璃纤维布加固钢筋混凝土梁正截面抗弯承载力计算

通过14根玻璃纤维布加固的钢筋混凝土粱试验研究,证明经玻璃纤维布加固的钢筋混凝土粱抗弯承载力提高较多。加固效果明显。在试验的基础上对玻璃纤维布加固的钢筋混凝土梁正截面抗弯承载力计算方法进行了分析。根据不同的破坏模式提出了不同的极限状态计算公式,给出了最大和最小玻璃纤维布使用面积的计算方法。同时,根据试验结果和美国FRP加固设计规范提出了玻璃纤维布加固钢筋混凝土粱的相对界限受压区高度和设计极限拉应变。计算结果表明,本文建立的计算公式与试验值吻合较好,误差较小。