超高性能混凝土有腹筋梁受剪性能及受剪承载力研究

为了研究超高性能混凝土（UHPC）有腹筋梁的受剪性能,对7根UHPC梁进行了受剪性能试验,变化参数包括剪跨比、纵筋配筋率、配箍率、钢纤维掺量等。试验结果表明：UHPC有腹筋梁的破坏形态有弯曲屈服后的剪切破坏和剪压破坏,破坏时梁表面呈现斜向多条裂缝形态;箍筋可以提高UHPC梁开裂后刚度,钢纤维和箍筋均可以提高UHPC梁的变形能力和受剪承载力,足够的箍筋和钢纤维共同作用可以进一步提高UHPC梁的延性;配箍率增加,梁腹部会出现较密的短斜裂缝。提出了UHPC有腹筋梁受剪承载力计算模型,其中包括剪压区混凝土、斜裂缝处钢纤维、箍筋及纵筋销栓作用对于梁受剪承载力的贡献,模型计算值与试验值吻合良好。     

钢筋超高性能混凝土梁受剪性能细观分析

为了研究钢筋超高性能混凝土(UHPC)梁的受剪破坏机理，对8根UHPC梁进行了受剪性能试验，设计变量包括钢纤维掺量、剪跨比、纵筋配筋率和箍筋间距。结果表明：钢纤维桥接作用能够显著提高UHPC梁受剪承载力，限制裂缝发展，减小裂缝间距；随着剪跨比增大，受剪承载力减小但变形能力增强；随着配箍率增大，受剪承载力提高，且增设箍筋能够显著改善UHPC梁峰值荷载后的受剪性能，减小斜裂缝宽度和长度；掺入钢纤维和增设箍筋均能够减小斜向变形(垂直于支座与加载点连线方向的混凝土变形),提高UHPC梁开裂后刚度。结合UHPC梁剪切受力特点，分别确定了临界剪切裂缝界面钢纤维、纵筋销栓作用、剪压区混凝土和箍筋等对受剪承载力的贡献，建立了UHPC梁细观多参数受剪承载力计算式。采用该计算式与5种常用计算式对收集的102根UHPC梁受剪承载力进行预测，发现采用细观多参数受剪承载力计算式的预测值与试验结果吻合较好，进而分析了常用设计参数对受剪承载力的影响规律，发现当剪跨比增大时，剪压区混凝土的受剪承载力会显著减小；纵筋销栓作用和临界剪切裂缝界面钢纤维的受剪承载力均随纤维特征值的增大而提高。     

钢纤维高强混凝土连梁抗剪试验研究

为了改善平行配置纵向受力钢筋和横向箍筋的高强混凝土连梁的抗剪性能,进行9根小跨高比钢纤维高强混凝土连梁(l/h≤2.5)和4根高强混凝土连梁的对比试验。考察了跨高比l/h、钢纤维体积掺率ρ_f、配箍率ρ_(sv)和加载方式对高强混凝土连梁的破坏形态和受剪承载力的影响。结果表明,以适量的钢纤维替代高强混凝土连梁中的部分箍筋,不仅可以提高连梁的受剪承载力,有效地防止混凝土保护层、斜裂缝面上和剪压区混凝土的酥裂和剥落,还能实现小跨高比高强混凝土连梁的破坏形态从脆性的剪切破坏到延性的弯曲破坏的转化。参照《纤维混凝土结构技术规程》CECS 38:2004中钢纤维混凝土箍筋梁受剪承载力的计算模式,给出低周反复荷载作用下(l/h≤2.5)和静载作用下的钢纤维混凝土连梁受剪承载力计算公式。     

基于改进修正压力场理论的超高性能混凝土梁受剪承载力分析

为研究超高性能混凝土(UHPC)梁的受剪性能,考虑剪跨比、纵筋配筋率、配箍率和钢纤维体积掺量等影响因素,设计制作了7根UHPC梁,进行受剪性能试验,得到其受剪承载力试验值;采用理论分析方法,得到UHPC梁纵筋销栓力计算模型;以修正压力场理论(MCFT)为基础,考虑纵筋的销栓作用,提出改进的MCFT计算模型。根据试验结果及搜集到的16根UHPC梁受剪性能试验数据,采用改进的MCFT计算模型计算UHPC梁的受剪承载力,计算结果表明:按该计算模型所得的受剪承载力计算值与试验值吻合较好,且变异系数小。     

超高性能纤维混凝土梁抗剪性能试验研究

进行9根超高性能纤维混凝土梁抗剪性能试验,试验梁变化参数包括:剪跨比、配箍率、预应力水平。试验结果表明:剪切破坏形态随剪跨比由小变大依次表现为斜压、剪压和斜拉破坏三种形式,抗剪承载力随剪跨比的增大而减小;用HRB500级钢筋做箍筋,箍筋的强度能够得到充分发挥,抗剪承载力随配箍率的增大而提高;预加力可以显著提高梁的抗剪承载力;正常使用极限状态下剪切斜裂缝最大宽度不超过0.2mm;临界斜裂缝形成前斜裂缝宽度发展缓慢,形成后发展速度明显加快;采用现有规范计算超高性能混凝土梁的抗剪承载力会导致过于保守;考虑剪跨比、配箍率、预加力因素建立超高性能混凝土梁的抗剪承载力统计计算的经验公式,按照经验公式对试验及所搜集的17根梁进行计算,计算值与试验值吻合较好,且变异系数较小。     

钢筋混凝土有腹筋梁受剪机理试验研究

为研究钢筋混凝土有腹筋梁的受剪机理,以剪跨比、混凝土强度等级、配箍率为变量,完成了集中荷载作用下16根钢筋混凝土简支梁受剪性能试验。为了避免过高的纵筋配筋率,采用HRB600级钢筋作为纵向受拉钢筋。通过在箍筋内部开槽预埋电阻应变片测量箍筋的应变,分别得到钢筋混凝土有腹筋梁中混凝土和箍筋承担的剪力。试验结果表明：剪跨比和混凝土强度等级对混凝土和箍筋分担的剪力在总剪力中所占比例有显著影响,且二者呈相反的变化趋势;当剪跨比较小时,配箍能提升混凝土的受剪承载力,但箍筋本身承担的剪力较小,箍筋甚至不能屈服;当剪跨比较大时,斜裂缝倾角小于45°,实际与裂缝相交的箍筋数量多于按45°计算的数量,箍筋承担的剪力增大。与无腹筋梁相比,大剪跨比（剪跨比为3）有腹筋梁中混凝土承担的剪力减小。在试验研究的基础上,收集了国内外369根有腹筋梁受剪承载力的试验数据,采用统计分析方法得到了有腹筋梁受剪承载力计算公式,其较GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》计算公式更加合理,计算结果也偏于安全。     

复材网格箍筋混凝土梁受剪性能试验研究

为研究复材网格箍筋混凝土梁的抗剪性能,设计了10根配置碳纤维复材网格箍筋混凝土梁和1根钢箍筋混凝土梁在集中荷载作用下的受剪性能试验,对梁的破坏模式、抗剪承载力、跨中位移、裂缝开展等情况进行了观察。通过试验主要研究了配箍方式、剪跨比两个变量对混凝土梁受剪性能的影响;在几何尺寸、混凝土强度、剪跨比、计算抗剪承载力相同条件下,对碳纤维复材网格箍筋混凝土梁和钢箍筋混凝土梁的抗剪过程进行了对比。     

基于软化拉压杆模型的钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力计算方法

在分析钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪机理的基础上,提出由斜压杆、水平和竖向抗力机构组成的钢筋钢纤维混凝土梁柱节点软化拉-压杆模型,明确混凝土、钢纤维、箍筋对节点受剪承载力的贡献,建立钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力计算方法,并通过低周反复荷载下钢筋钢纤维高强混凝土梁柱节点和钢筋钢纤维普通强度混凝土梁柱节点的试验结果进行验证。结果表明:混凝土中乱向分布的钢纤维可等效为数量相等的水平和垂直配筋;节点受剪承载力随钢纤维体积率、柱端轴压比、核心区配箍率以及核心区垂直配筋在一定范围内的提高有增大趋势;建立的梁柱节点受剪承载力计算模型和方法能较好地分析和预测钢筋钢纤维混凝土梁柱节点的受剪承载力。     

500MPa细晶粒箍筋混凝土梁抗剪试验研究

为了研究500 MPa细晶粒箍筋混凝土梁的受剪性能,对16根配置500 MPa细晶粒箍筋、1根400 MPa及1根600 MPa箍筋的混凝土梁进行了在集中荷载作用下的受剪试验,分析了采用500 MPa细晶粒箍筋混凝土梁的斜截面受剪承载力及使用阶段的裂缝宽度,观测了混凝土强度等级、剪跨比、箍筋强度、配箍率、截面尺寸、截面形状等条件不同时试件的裂缝、挠度、承载力及破坏形态;并将实测值与有关公式的计算值进行了比较。试验结果表明,构件的斜截面承载力仍可按现行《混凝土结构设计规范》的相关公式进行计算,并有足够的安全储备。     

预应力UHPC槽形节段与整体式混凝土板组合梁受剪性能

将预制的UHPC槽形节段通过干缝连接和预应力张拉形成槽形梁,再与整体现浇的混凝土板组合成的组合梁,称为预应力UHPC槽形节段与整体式混凝土板组合梁(PUCS-MCS组合梁)。它是一种能充分发挥不同材料的性能、施工方便且整体性能好的新型桥梁结构。为探究其抗剪性能,开展了9根模型梁的试验。分析了接缝数、接缝处剪力键数、剪跨比、UHPC钢纤维体积率、配箍率和纵筋率等参数对试件变形、破坏模式、抗剪承载力的影响;基于试验研究结果,提出了PUCS-MCS组合梁抗剪承载力计算方法。结果表明：PUCS-MCS组合梁均为剪压破坏,所有梁在开裂前的荷载-挠度曲线差异不大,在开裂后刚度不断下降;PUCS-MCS组合梁的抗剪承载力随接缝处剪力键数、UHPC钢纤维掺量、配箍率和纵筋率的增大而增大,随干接缝数量增加和剪跨比的增大而减小,其中影响最显著的是干接缝和剪力键,影响最小的是钢纤维掺量和配箍率,因此PUCS-MCS组合梁可不配箍筋,并可采用较低钢纤维掺量的UHPC。     

最小配箍率下钢筋混凝土简支梁受剪性能试验研究

为研究配置最小配箍率有腹筋梁的受剪性能,以配箍率、剪跨比和混凝土强度为变量,完成了集中荷载作用下36根钢筋混凝土简支梁(12根无腹筋梁和24根有腹筋梁)的受剪性能试验,对其裂缝发展、破坏形态、临界斜裂缝倾角、主斜裂缝荷载、受剪承载力及跨中挠度等进行了分析.结果 表明,最小配箍梁与无腹筋梁的裂缝发展、破坏形态差异较大,剪...     

钢纤维高强混凝土牛腿受剪性能试验研究

通过集中竖向荷载作用下9根剪跨比为0.2~0.4、钢纤维体积掺量为0~1.5%钢纤维高强混凝土双面支撑牛腿的受剪性能试验,研究剪跨比、纵筋配筋率、箍筋配筋率、钢纤维掺量对牛腿试件开裂荷载、极限荷载及破坏形态的影响。采用我国GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中牛腿承载力计算方法对9根试件进行计算,并与采用拉压杆模型的规范ACI 318-14、EN 1992-1-1:2004和CSA A23.3-04的计算结果进行对比分析。研究结果表明：小剪跨比混凝土牛腿主要发生斜压破坏和斜剪破坏两种典型破坏形态,随剪跨比增大,牛腿承载力显著减小;提高钢纤维体积掺量,有助于提高牛腿开裂荷载和延性;随着纵向配筋率的提高,牛腿承载力显著提高;提高箍筋配筋率有利于提高牛腿开裂荷载和受剪承载力。由于牛腿同时承受正应力和剪应力的作用,属于复杂受力状态,采用拉压杆模型计算牛腿承载力具有清晰的力学概念,但计算结果较为保守,各参数取值尚需进一步研究;而GB 50010—2010中采用经验公式计算牛腿的受剪承载力,与试验结果较为接近。     

钢纤维再生混凝土T形梁抗剪性能试验研究

为研究再生混凝土T形梁的抗剪性能,以再生骨料取代率、钢纤维体积率、配箍率和剪跨比为参数设计了5个再生混凝土T形梁。通过单调加载试验,对再生混凝土T形梁的破坏特征、承载力、变形能力以及钢筋应变结果进行了研究,并基于现有规范和试验数据对各试件的峰值承载力计算方法进行了研究。结果表明,梁的抗剪承载力受再生粗骨料的影响较小,但再生粗骨料的使用会降低梁的刚度及变形能力,使梁的剪切脆性破坏特征更为明显;掺加钢纤维或增大配箍率均可以提高梁的承载力和变形能力,有效改善再生混凝土梁的剪切脆性破坏情况;试件的承载能力随剪跨比的减小而增大,但其变形能力随之降低;修正方法得到的抗剪承载力计算值与试验值相比误差较小,可为再生混凝土梁的抗剪设计提供参考。     

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。     

EXPERIMENTAL STUDY ON SHEAR BEHAVIOR OF BEAM WITH C100 CONCRETE AND HRBFS00 GRADE REBAR

通过对4根配箍率不同,剪跨比为3的高强钢筋C100混凝土梁的抗剪试验,观测梁的破坏过程及裂缝发展形态;并根据试验结果数据分析其抗剪承载力;最后将试验值与采用GB 5001—2010《混凝土结构设计规范》公式计算的计算值进行了对比。结果表明,高强钢筋C100混凝土梁抗剪承载力稳定,破坏形态与普通混凝土梁相似;适量提高配箍率,可以有效地控制斜裂缝的开展,提高梁的抗剪承载力;对于剪跨比为3的高强钢筋C100混凝土梁来说,GB 5001—2010《混凝土结构设计规范》公式用于无腹筋梁抗剪计算是偏高的,而用于有腹筋梁抗剪设计是偏保守的。     

HRBF500钢筋C100混凝土梁抗剪性能试验研究

通过对4根配箍率不同,剪跨比为3的高强钢筋C100混凝土梁的抗剪试验,观测梁的破坏过程及裂缝发展形态;并根据试验结果数据分析其抗剪承载力;最后将试验值与采用GB 5001—2010《混凝土结构设计规范》公式计算的计算值进行了对比。结果表明,高强钢筋C100混凝土梁抗剪承载力稳定,破坏形态与普通混凝土梁相似;适量提高配箍率,可以有效地控制斜裂缝的开展,提高梁的抗剪承载力;对于剪跨比为3的高强钢筋C100混凝土梁来说,GB 5001—2010《混凝土结构设计规范》公式用于无腹筋梁抗剪计算是偏高的,而用于有腹筋梁抗剪设计是偏保守的。     

CFRP筋增强混凝土梁抗剪性能试验

针对桥梁和建筑结构中大量使用的碳纤维筋（CFRP）增强混凝土梁的抗剪性能,首先设计箍筋间距和剪跨比不同的3根足尺CFRP筋增强混凝土梁试件,并基于规范要求给出其抗剪性能测试试验工况和加载模式;然后,观察不同工况下试件在两点集中加载方式下裂缝的产生和发展过程,总结归纳CFRP筋混凝土梁的失效模式和破坏特征;同时,由CFRP纵向受力筋和CFRP箍筋的荷载—应变关系及CFRP筋混凝土梁的开裂荷载、极限荷载和荷载–挠度曲线的变化情况,分析研究CFRP筋混凝土梁承载能力和变形性能随剪跨和箍筋间距的变化规律;最后,分析剪跨、箍筋间距等影响因素对CFRP筋混凝土梁裂缝宽度、裂缝数量及裂缝分布的影响规律。结果表明：CFRP筋混凝土梁的剪切破坏由弯剪区贯通斜裂缝发展所致;CFRP箍筋配箍率和剪跨比对开裂荷载影响显著,箍筋配箍率越大,试验梁斜截面开裂荷载和极限破坏荷载增加,但是剪跨比越大梁承载力则明显降低;梁的挠度–荷载曲线呈两段式线性分布,梁破坏时变形明显,裂缝宽度较大,高强CFRP箍筋强度发挥有限。     

钢筋ECC/混凝土复合梁斜截面受剪性能试验研究

基于钢筋ECC/混凝土复合梁的三点弯曲加载试验,主要研究剪跨比、ECC层厚度和配箍率对复合梁受剪性能的影响,研究结果表明,与RC梁相比,当采用同体积同强度的ECC材料替换梁中部分混凝土,复合梁的极限承载力与抗剪延性均明显提高;ECC层的存在还可有效抑制复合梁斜裂缝的开展,并延缓梁内箍筋屈服,且随着ECC层厚度的增大,复合梁的承载力和延性越大;剪跨比依然是决定复合梁破坏形态的关键因素,由于PVA纤维的桥接承拉作用,配箍率较大且ECC层较厚的复合梁,发生剪压破坏时其箍筋更不易屈服。     

预应力CFRP筋混凝土梁受剪性能试验研究

FRP筋是一种新型预应力筋材,具有轻质、高强、耐腐蚀、抗疲劳等优点,但是其横向剪切强度相对较低,这会影响预应力FRP筋混凝土梁的受剪承载力。通过27根混凝土梁的受剪试验,研究了预应力CFRP筋混凝土梁的剪切破坏形态,以及各种参数对其受剪承载力的影响,并与钢绞线预应力混凝土梁的受剪试验结果进行了比较。研究结果表明：预应力CFRP筋混凝土梁的剪切破坏形态有两种：斜压破坏和剪压破坏;剪跨比和配箍率是影响预应力CFRP筋混凝土梁受剪承载力的主要因素;有粘结预应力CFRP筋混凝土梁的受剪承载力比无粘结预应力CFRP筋混凝土梁要大15%左右;通过引入反映预应力筋种类和粘结条件的2个参数,提出了预应力FRP筋混凝土梁的简化受剪承载力计算式,计算结果与试验数据吻合较好。     

基于MCFT理论的钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪性能计算方法

在分析钢筋钢纤维混凝土梁柱节点破坏特征及受剪机理的基础上,将裂缝处乱向分布钢纤维的作用等效为钢纤维有效拉应力。基于修正压力场理论(MCFT),建立了钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪性能的计算模型,分析了钢纤维体积率和节点核心区水平配箍率对受剪承载力的影响。结果表明,随钢纤维体积率和水平配箍率的增加,节点受剪承载力均有提高,但钢纤维体积率的影响较水平配箍率小。最后,提出了与普通钢筋混凝土梁柱节点受剪承载力计算公式相衔接的钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力简化计算公式。