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...     

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。     

PHC管桩受弯承载力的分析

利用ABAQUS有限元软件,建立4个PHC管桩有限元模型,分析桩型(AB型和A型)、箍筋间距和箍筋直径对PHC管桩受弯承载力的影响。比较了公式和有限元计算得出的极限弯矩之间的差异。分析结果表明,AB型管桩的受弯承载力大于A型管桩的受弯承载力,减小箍筋间距和增大箍筋直径不能提高PHC管桩的极限弯矩,有限元分析得到的结果大于公式计算的结果。     

变预应力度混合配筋混凝土管桩受弯性能

为提高混合配筋预应力混凝土管桩的延性，采取降低预应力钢棒张拉应力及对高强热扎钢筋施加一定的张拉应力形成变预应力度混合配筋混凝土管桩。通过对4根变预应力度混合配筋混凝土管桩和1根传统混合配筋预应力混凝土管桩进行受弯性能试验和有限元分析，研究预应力钢棒和高强钢筋不同张拉控制应力对混合配筋混凝土管桩受弯性能的影响。试验和有限元分析结果表明：与传统PRC管桩的破坏形态类似，变预应力度混合配筋混凝土管桩仍属于受弯破坏；随着预应力钢棒预拉应力的降低(0.6f_ptk降至0.4f_ptk,f_ptk为钢棒抗拉强度标准值),管桩的位移延性系数逐渐增大(提高约32%),而对应的开裂弯矩逐渐减小，但对受弯承载力影响较小；随着高强钢筋预拉应力的增大(0.4f_yk增至0.8f_yk,f_yk为钢筋屈服强度标准值),管桩的位移延性系数随之增大(提高约为60%)。考虑预应力钢棒受拉区合力取值的影响，推导了变预应力度混合配筋混凝土管桩的受弯承载力计算式，计算值与试验结果的比值约为0.85,具有合...     

混合配筋管桩的抗震性能试验研究

PHC管桩在地震作用下表现出一定的脆性,工程中可采用配置非预应力筋的措施改善其抗震性能,但改善效果尚不明确。本文通过1个PHC管桩和5个配置非预应力筋的PRC管桩的低周往复加载试验,对非预应力筋和预应力筋的配筋强度比和非预应力筋的配筋形式对PHC管桩抗震性能的改善效果进行了分析,包括管桩的破坏模式、滞回性能、骨架曲线、刚度退化、承载力和延性。结果表明:配置非预应力筋可有效改善PHC管桩的抗震性能,并筋配筋形式下,当非预应力筋和预应力筋的配筋强度比为53%时,管桩的抗震性能有明显改善。     

复合配筋管桩抗震性能试验研究

传统PHC管桩在地震作用下表现出脆性破坏特征,限制了其使用范围。已有室内试验研究结果表明,通过在PHC管桩中加入非预应力钢筋形成复合配筋管桩可提高其抗震性能。目前针对管桩破坏机理以及抗震性能的研究,主要采用室内模型试验或振动台试验,未能充分考虑实际工程中桩的受力条件和土体的作用。为研究复合配筋管桩的抗震性能,在软土地区对PHC管桩和复合配筋管桩进行了现场足尺抗震性能试验研究。试验比较了常规管桩以及掺入不同含量非预应力钢筋的复合配筋管桩的滞回曲线、骨架曲线、延性系数、曲率分布等数据,分析复合配筋管桩的抗震性能。研究结果表明：与PHC管桩相比,复合配筋管桩的抗震性能得到明显改善,且对于提高管桩延性来说,存在最优的非预应力筋配筋率。     

碳纤维布加固玄武岩纤维复材筋工程用水泥基复合材料混凝土梁的受弯性能

设计制作了三组不同层数的碳纤维布(CFS)加固受弯构件,分别为玄武岩纤维复材(BFRP)筋混凝土梁、BFRP筋工程用水泥基复合材料(ECC)梁和BFRP筋ECC-混凝土复合梁,并对其进行受弯性能试验研究。研究了碳纤维布粘贴层数对加固试件极限荷载、破坏形态、裂缝和变形的影响。结果表明:相同荷载下,复合梁和ECC梁试件的变形和裂缝宽度均小于普通混凝土梁试件。在受弯构件受拉区配置ECC可有效提高构件抵抗变形和裂缝的能力。经粘贴碳纤维布加固后的试件的开裂荷载和极限荷载均大于未加固试件,粘贴一、二、三层CFS加固的复合梁极限荷载较未加固梁分别增加了12. 5%、16. 6%、19. 7%。粘贴CFS布可有效提高构件的承载力和抵抗变形、裂缝的能力。改善效果随CFS粘贴层数的增加而增大,但提升幅度逐渐减小。     

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。     

受弯构件正截面承载力若干问题探讨

总结了单筋矩形、双筋矩形、T形三种截面受弯构件承载力计算方法的异同点,介绍了适筋和超筋的区分界限,比较了不同截面形式受弯构件在弯矩设计值相同时的配筋量,并分析了配筋量相同时的受弯承载力及双筋T形截面的设计思路,以供参考。     

玄武岩纤维复材筋混凝土梁受弯性能试验研究

利用玄武岩纤维(BFRP)复材筋等强度替代钢筋、等截面替代钢筋以及与钢筋混合配筋形式制作混凝土简支梁,对其进行受弯性能试验,研究不同配筋形式和不同配筋率对梁受弯性能的影响,分析混凝土简支梁的跨中挠度、裂缝分布及宽度、受拉筋应变和承载力,通过对比试验值和理论值,分析试验梁破坏模式。结果表明:在相同荷载作用下,BFRP筋混凝土梁的挠度大于钢筋混凝土梁,而混合配筋混凝土梁介于两者之间;相同配筋率时,BFRP筋混凝土梁的承载力比钢筋混凝土梁的承载力低,尽管BFRP筋没有明显的屈服点,但混合配筋混凝土梁仍表现出较好的延性,为受压区混凝土压碎破坏,在梁完全破坏前提供明显的预兆,破坏模式为适筋破坏; BFRP筋混凝土梁和混合配筋混凝土梁的截面都基本满足平截面假定。     

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。     

不同高强预应力管桩抗震性能的试验对比

工程中常采用填芯,掺加钢纤维以及配置非预应力筋等方式来增强预应力混凝土管桩的抗弯承载力,但是这些改进后的管桩在地震荷载作用下的受力性能还不明确。通过三组试件的低周往复加载试验,分别从滞回耗能延性和承载力等几个方面研究预应力混凝土管桩(PHC管桩)、预应力钢纤维高强混凝土管桩(SFPHC管桩)、添加普通钢筋的预应力高强混凝土管桩(PRC管桩)的抗震性能以及填芯对管桩抗震性能的影响。试验结果表明:添加普通钢筋能够很好地改善PHC管桩的抗震性能。填芯能够提高PHC和SFPHC管桩在往复荷载作用下的承载力并能增强PRC管桩的耗能能力。各类填芯管桩的延性相对于未填芯管桩均有明显的改善。     

透水管桩抗弯性能试验研究

透水管桩通过在桩身预留透水孔,联通土体,释放超静孔隙水压力,可加速沉桩过程桩周土的固结,有效减小沉桩挤土效应;但是,预留孔不可避免地会破坏桩身结构的完整性,为了探讨开孔对透水管桩抗弯抗裂性能的影响,开展了普通管桩与透水管桩的抗弯试验,记录了各桩的开裂弯矩、破坏弯矩以及不同弯矩作用下的桩身挠度与裂缝宽度,探讨了开孔对透水管桩抗弯抗裂性能的影响。研究表明,相对普通管桩,透水管桩跨中挠度更大,开裂弯矩降低,但仍满足规范要求;在相同弯矩作用下,透水管桩裂缝宽度小于普通管桩;在以相同裂缝宽度(1.5mm)作为极限状态判断标准的条件下,透水管桩的破坏弯矩大于普通管桩,透水管桩拥有优于普通管桩的抗弯性能。     

BFRP筋/钢筋混合配筋混凝土梁抗弯试验与有限元分析

通过抗弯性能试验,分析了玄武岩纤维增强筋(BFRP筋)/钢筋混合配筋混凝土梁的承载力、破坏形态、挠度及裂缝发展情况。在试验基础上利用ANSYS软件建立了BFRP筋/钢筋混合配筋混凝土梁的三维有限元数值分析模型,并与试验结果进行了对比。在数值分析模型基础上研究了FRP筋类型及其布置方式对混合配筋混凝土梁抗弯性能的影响。结果表明:BFRP筋/钢筋混合配筋混凝土梁的破坏形式均为钢筋屈服后受压区混凝土被压碎;配筋面积比Af/As越大,初裂荷载越小,裂缝总数越少,挠度逐渐增加;建立的数值分析模型能较准确地模拟BFRP筋/钢筋混合配筋混凝土梁的抗弯性能;BFRP筋、AFRP筋(芳纶纤维增强筋)及GFRP筋(玻璃纤维增强筋)与钢筋混合配筋混凝土梁的荷载-挠度曲线比较接近;与BFRP筋相比,CFRP筋(碳纤维增强筋)/钢筋混合配筋混凝土梁的开裂荷载和极限荷载分别高14.2%和9.3%,最大挠度小35%左右;BFRP筋的布置方式(单层或双层)对混合配筋混凝土梁抗弯性能的影响不大。     

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。     

复合配筋预制混凝土管桩的抗弯抗剪性能试验研究

为进一步推广先张法预应力离心混凝土钢绞线桩(PSC桩)在高烈度抗震区的应用,在PSC桩中加入与钢绞线相同数量的螺纹钢筋,研发了先张法预应力离心混凝土复合配筋钢绞线桩(PSRC桩),并对3种规格共12根管桩试件进行了足尺抗弯及抗剪性能试验,对比分析了PSC桩和PSRC桩在抗裂性能、抗弯(剪)承载力、变形能力及裂缝分布等方...     

PHC管桩桩身抗剪承载力试验与计算方法研究

开展了PHC-AB 400(80)型管桩在无轴压及1 300kN轴压作用下的抗剪承载力试验,分别得到了管桩在纯剪与压剪作用下的极限抗剪承载力,同时对管桩的剪切破坏形态有了更清晰的认识。针对管桩螺旋箍筋的受力特点,推导了箍筋的抗剪承载力计算表达式,得到了综合反映预应力管桩混凝土环形截面和螺旋箍筋对抗剪承载力贡献的管桩抗剪承载力计算公式。基于试验得到的极限承载力对多种计算公式进行了比较,验证了本文计算公式的合理性,该公式可用于预应力管桩、非预应力管桩的纯剪和压剪承载力计算。     

玄武岩纤维增强聚合物筋钢纤维高强混凝土梁受弯试验及裂缝宽度计算方法研究

纤维增强聚合物(FRP)筋混凝土梁受弯挠度过大、裂缝过宽等缺陷严重影响其正常使用性能,为此,将具有优良抗裂与阻裂性能的钢纤维混凝土用于FRP筋混凝土梁,可以有效限制其挠度与裂缝的发展。通过12根玄武岩纤维增强聚合物(BFRP)筋/钢筋钢纤维高强混凝土梁的受弯性能试验,研究了钢纤维体积率、受拉区钢纤维高强混凝土层厚度、BFRP筋配筋率对BFRP筋钢纤维高强混凝土梁裂缝分布与宽度的影响。结果表明,钢纤维的加入能够有效抑制BFRP筋高强混凝土梁的裂缝开展,减小裂缝间距、宽度和裂缝宽度差异性,当荷载为100 kN时,钢纤维体积率为0. 5%～2. 0%的钢纤维高强混凝土梁的裂缝宽度减小了25. 22%～54. 78%,裂缝宽度标准差减小了10. 00%～68. 18%;当受拉区钢纤维混凝土层厚度达到梁截面高度的57%时,其阻裂与限裂效果与全截面掺加钢纤维的效果接近,表明在受拉区中掺加钢纤维以限制BFRP筋混凝土梁裂缝的发展是经济可行的。基于试验和相关文献研究结果,提出了考虑钢纤维影响的BFRP筋钢纤维高强混凝土梁最大裂缝宽度的建议计算方法,该建议方法的计算值与试验值吻合良好。