钢-ECC组合梁负弯矩区受弯性能试验研究

纤维增强水泥基复合材料（Engineered Cementitious Composite,ECC）具有高延展性以及受拉刚化特点,应用于组合梁桥的负弯矩区时可有效减少桥面板的受拉开裂。完成了2根钢-ECC组合梁和1根钢-混凝土组合梁对比构件在负弯矩作用下的静力加载试验,通过试验研究了不同配筋率的ECC对结构受力性能特别是抗裂性的影响。试验研究表明：在负弯矩作用下,钢-ECC组合梁的刚度较钢-混凝土组合梁明显提高|由于ECC翼板的抗拉作用导致截面中和轴上升,钢梁受压区增大,构件延性有所降低|钢-ECC组合梁可有效提高结构的开裂荷载并减小裂缝宽度,提高配筋率有利于进一步减少ECC翼板的裂缝宽度。提出了钢-ECC组合梁的承载力与开裂荷载的计算方法,提供了挠度分析的方法和裂缝宽度的基本模型。     

ECC梁的力学性能试验研究

研究了PP ECC梁的四点弯曲试验性能,制作了钢筋增强PP ECC梁,钢绞线GFRP筋增强PPECC梁,素PP ECC梁和普通钢筋混凝土梁4组试件。在试验研究中,主要考虑了配筋率、龄期等参数,对比了钢筋增强PP ECC梁、钢绞线GFRP筋增强PP ECC梁、素ECC梁与普通钢筋混凝土梁的弯曲性能,测试了试件的开裂荷载、裂缝的开展、各级荷载下的应变以及试件的极限荷载,验证了平截面假定。结果表明,对不同配筋率的PP ECC梁,配筋率越大,极限承载力增加,但极限变形减小,裂缝宽度的变化不明显。同一配筋率下,PP ECC梁比普通钢筋混凝土梁具有更高的承载力和变形性能,在屈服时刻裂缝宽度可控制在0.1mm以内。     

高强不锈钢绞线网增强ECC约束核心混凝土受压试验分析

考虑ECC抗拉强度、高强不锈钢绞线配网率及混凝土强度等级的影响,对高强不锈钢绞线网增强ECC约束核心混凝土进行轴心受压试验,探究以上因素对其轴心受压性能的影响规律。结果表明:高强不锈钢绞线网增强ECC能有效约束核心混凝土,约束柱的开裂荷载及峰值荷载较素混凝土均有较大提高,开裂荷载相对提高83%～100%,峰值荷载相对提高24%～42%,并表现出良好的延性和变形能力。基于试验数据绘出的试件荷载-纵向位移曲线显示,约束柱的峰值荷载随ECC抗拉强度和混凝土强度的增大而增大;横向钢绞线配网率主要影响约束柱的延性,随横向钢绞线配网率的增大,下降段的变形能力增大。     

配筋率对全珊瑚海水钢筋混凝土梁受弯性能的影响

通过对全珊瑚海水钢筋混凝土梁(CARCB)和普通钢筋混凝土梁(OARCB)进行受弯性能试验,研究了混凝土种类和配筋率对CARCB的变形性能、承载能力的影响。结果表明:随着配筋率的提高,CARCB的开裂弯矩和极限弯矩均逐渐增大,裂缝宽度扩展逐渐减慢,能有效抑制裂缝的发展。同时,可以通过提高配筋率,增大开裂弯矩与极限弯矩的比值,从而延后CARCB的开裂时间。CARCB的裂缝宽度均随着荷载的增长而增大,在加载初期,裂缝宽度增长缓慢,接近极限荷载时,裂缝宽度迅速增大,最终导致梁破坏。此外,综合考虑钢筋锈蚀引起钢筋截面损失和钢筋屈服强度降低的影响,提出了CARCB的极限弯矩、纵向受拉钢筋应力、平均裂缝间距和平均裂缝宽度的计算模型。     

钢-UHPC组合板受弯性能的试验研究

提出钢-UHPC轻型组合桥面系,以消除正交异性钢桥面铺装层易损和钢桥面板疲劳开裂两类病害。为探究该组合桥面系在局部轮载作用下的横向受弯性能,对10块钢-UHPC组合板进行试验研究与理论分析。试验结果表明:负弯矩作用下,组合板的弹性阶段取决于UHPC的弹性性能;保护层厚度与截面配筋率对UHPC开裂影响十分显著;纵向配筋率越高,纯弯段裂缝分布越密集;当裂缝宽度小于0.2mm时,荷载与最大裂缝宽度关系近似线性;破坏形态为UHPC层受拉断裂。正弯矩作用下,组合板的弹性阶段取决于钢板与UHPC层界面的自然黏结强度;纯弯段裂缝间距几乎与横向钢筋的间距相同;在极限荷载前,荷载与最大裂缝宽度关系近似线性;钢板将纯弯段UHPC最大裂缝宽度有效限制在0.2mm左右;破坏形态为剪跨区栓钉被剪断。按截面换算法计算UHPC的开裂强度为18.1~32.7MPa,满足工程要求;按塑性分析方法计算钢-UHPC组合板的抗弯承载力,与试验值吻合较好。     

预应力高强混凝土梁抗震性能试验研究

对三根混凝土强度等级为C80,纵筋为1860级钢绞线和HRBF500级钢筋的预应力混凝土梁进行低周反复加载试验,在此基础上对其抗震性能进行分析和研究。结果表明,预应力高强混凝土梁的破坏状态为受压区混凝土压碎,受拉钢筋和钢绞线均未拉断;由于高强混凝土脆性较大的特点,试件在反复荷载作用下破坏较为突然,承载力退化较快;试件的滞回环较饱满,有一定的耗能能力;试件的屈服强度和极限强度随换算配筋率的增大而增加,延性系数则随换算配筋率的增大有所减小。试验所采用的中等配筋率的预应力高强混凝土梁,在低周反复荷载下有一定的变形能力;预应力高强混凝土梁有较好的变形恢复能力;较小的预应力强度比有利于提高预应力混凝土构件的耗能能力。     

配置600 MPa高强钢筋的混凝土梁裂缝宽度试验研究

为研究配置600 MPa高强钢筋混凝土梁的裂缝分布与宽度的变化规律及平均裂缝间距与最大裂缝宽度的计算方法,分别进行了4组8根不同配筋率的配置600 MPa高强钢筋混凝土梁,以及1组2根配置400 MPa钢筋对比梁受弯加载试验.通过实测各类型裂缝的分类统计分析,明确了结构设计中配置600 MPa高强钢筋混凝土梁的裂缝宽度验算对应的主要裂缝(开裂后各级荷载作用下可持续延伸,或迅速扩展到中性轴附近的裂缝)形态特征.结合试验研究结果,建议了裂缝截面有效受拉高度的计算方法.基于实测平均裂缝间距与各级荷载作用下实测最大裂缝宽度与采用现行国内外规范验算模式计算结果的比较分析,建立了适用于配置600 MPa高强钢筋的混凝土梁的平均裂缝间距计算式,提出了2种最大裂缝宽度的验算模式.由试验实测值与计算值的比较结果可知,所建议计算式的精度较好,且更适用于配置600 MPa高强钢筋的混凝土梁的裂缝宽度验算.     

配筋率对高强钢筋UHPFRC梁抗剪性能的影响

为了研究HRB500级高强钢筋超高性能纤维混凝土简支梁的抗剪性能,通过改变纵向受力钢筋配筋率和剪跨比,对6根在集中荷载下的UHPFRC简支梁进行受剪破坏试验,对比分析不同剪跨比下配筋率对试验梁破坏形态、斜裂缝宽度、开裂荷载和极限荷载等的影响。研究结果表明:在试件的加载过程中,试验梁的腹剪斜裂缝发展成临界斜裂缝;纵筋率对试验梁的破坏形态有一定影响,对斜裂缝的开展有一定的抑制作用;随着纵筋率的提高,开裂荷载增大,斜裂缝宽度在相同荷载下减小,主斜裂缝的倾角减小。     

配置600 MPa高强钢筋的混凝土梁裂缝宽度试验研究

为研究配置600 MPa高强钢筋混凝土梁的裂缝分布与宽度的变化规律及平均裂缝间距与最大裂缝宽度的计算方法,分别进行了4组8根不同配筋率的配置600 MPa高强钢筋混凝土梁,以及1组2根配置400 MPa钢筋对比梁受弯加载试验.通过实测各类型裂缝的分类统计分析,明确了结构设计中配置600 MPa高强钢筋混凝土梁的裂缝宽度验算对应的主要裂缝(开裂后各级荷载作用下可持续延伸,或迅速扩展到中性轴附近的裂缝)形态特征.结合试验研究结果,建议了裂缝截面有效受拉高度的计算方法.基于实测平均裂缝间距与各级荷载作用下实测最大裂缝宽度与采用现行国内外规范验算模式计算结果的比较分析,建立了适用于配置600 MPa高强钢筋的混凝土梁的平均裂缝间距计算式,提出了2种最大裂缝宽度的验算模式.由试验实测值与计算值的比较结果可知,所建议计算式的精度较好,且更适用于配置600 MPa高强钢筋的混凝土梁的裂缝宽度验算.     

钢—高强钢纤维混凝土组合梁负弯矩区裂缝研究

对钢—高强钢纤维混凝土组合梁的抗裂性能及其裂缝开展宽度进行反位试验研究,研究了高强钢纤维混凝土在各个加载阶段的裂缝开展情况。研究表明,高强钢纤维混凝土具有开裂荷载较高、相同加载水平条件下裂缝宽度较小、相同挠曲变形时裂缝比较密集、最大裂缝宽度较小的特点,且达到使用极限状态时荷载水平较高。