大尺寸钢筋混凝土无腹筋梁受剪试验研究

进行集中荷载作用下7根大尺寸钢筋混凝土无腹筋简支梁的受剪试验,分析截面高度和纵筋配筋率对钢筋混凝土梁受剪承载力的影响,研究无腹筋梁斜裂缝产生和发展的过程及开裂模式。对试验梁的破坏形式、开裂荷载、受剪承载力、荷载-位移曲线、混凝土受压区应变、最大裂缝宽度和平均裂缝间距受截面有效高度的影响进行讨论。结合试验数据及国内外已有受剪试验成果的基础上对我国《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2002)受剪承载力公式的准确性与适用性进行了探讨。     

不同剪跨比高强钢筋超高性能混凝土梁抗剪性能研究

为了探究超高性能混凝土(UHPC)简支梁的抗剪性能,对3根有腹筋UHPC简支梁和3根无腹筋UHPC简支梁开展抗剪试验。根据梁的实测抗剪承载力,并基于桁架-拱模型修正高强钢筋UHPC梁的抗剪承载力计算式。结果表明:主拉应变在开裂荷载以前呈线性增长,达到开裂荷载后主拉应变激增,应变方向发生突变;在传统桁架-拱模型的基础上,考虑UHPC的软化效应、抗拉贡献及纵筋销栓作用,构建高强钢筋UHPC梁受剪承载力修正式,其计算值与试验值吻合较好。     

钢玄武岩纤维复合筋混凝土梁受剪承载力试验研究

钢玄武岩纤维复合筋(SFCB)兼具钢筋的延性和玄武岩纤维的防腐性能,并具有显著的二次刚度,但弹性模量低于钢筋。SFCB作为纵向筋时可使混凝土构件的受弯性能具有二次刚度,但构件的受剪承载力会低于钢筋混凝土梁。为深入研究SFCB作为纵筋时混凝土梁的受剪性能,以纵筋筋材种类、构件剪跨比为试验参数,进行梁的四点加载试验。详细分析了不同参数对混凝土梁的破坏形态、裂缝发展、受剪承载力的影响。试验结果表明:SFCB混凝土梁的受剪破坏主要呈现斜压破坏、剪压破坏和非典型剪压破坏3种形态。SFCB混凝土梁的受剪承载力整体低于钢筋混凝土梁、斜裂缝宽度大于钢筋混凝土梁。基于桁架拱模型,推导了SFCB混凝土梁受剪承载力的理论计算公式。与试验承载力对比发现,SFCB混凝土梁受剪承载力理论计算公式具有一定的适用性与安全性。     

考虑二次受力的内嵌BFRP筋加固混凝土T形梁受剪性能试验研究

为了研究二次受力对内嵌BFRP筋加固混凝土梁受剪性能的影响,对6根内嵌BFRP筋混凝土T形截面加固梁和2根对比梁进行了受剪性能试验。对试件梁的受力过程、破坏模式、荷载-挠度曲线、荷载-应变曲线、斜截面应力重分布现象以及初始荷载大小、卸载程度和BFRP筋端部锚固长度等因素对加固梁的影响进行研究。研究结果表明：虽然加固梁发生了剪切破坏,但是破坏特征复杂且伴随着次生破坏;试件梁的斜截面在斜裂缝出现时和箍筋屈服时出现了重分布,对于二次受力试件梁,BFRP筋应变滞后现象明显,且BFRP筋应变分布不均匀,在进行加固梁承载力计算时应考虑此因素带来的承载力降低的影响;初始荷载、卸载程度及BFRP筋端部锚固有利于加固梁极限荷载的提高和延缓斜裂缝的开展,应在加固梁受剪承载力计算公式中引入相关系数或满足构造要求来体现这些因素的影响。     

钢筋混凝土剪力墙拉压变轴力低周往复受剪试验研究

完成了截面纵筋率为3%,剪跨比为1.5的2片钢筋混凝土剪力墙拉压变轴力低周往复受剪试验。当剪力墙反复处于拉剪、压剪受力状态时,剪力墙在拉剪阶段屈服,在压剪阶段发生脆性受压破坏。当承受的拉力较小时剪力墙为大偏心受拉,斜裂缝处竖向和水平分布筋屈服;当承受的拉力较大时剪力墙为小偏心受拉,水平通缝处截面纵筋屈服。剪力墙受压时刚度大,端部纵筋受拉后再受压容易屈曲,因此其抗压剪承载力先于抗拉剪承载力达到峰值,抗压剪承载力因混凝土的受压脆性经过峰值点后迅速下降。与拉剪受力相比,剪力墙在压剪受力时的承载力高、变形小。剪力墙的抗拉剪、抗压剪承载力和抗压剪变形能力随目标轴力幅度的提高而下降。与定轴力受剪试验结果相比,剪力墙在拉压变轴力受剪时的抗拉剪承载力降低,抗压剪承载力未有显著变化。轴拉力不仅会降低剪力墙的抗剪承载力,还会加大剪力墙受拉、受压时抗剪承载力的差异,因此应控制底部剪力墙受拉,并控制墙体受拉水平。     

无腹筋混凝土短梁受剪承载力尺寸效应研究

《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)中对于短梁受剪承载力的计算没有考虑梁高的影响,而现有研究表明无腹筋梁的抗剪承载力随梁有效高度的增加而降低。梁受剪尺寸效应的作用机制并没有统一的认识。为研究无腹筋梁的受剪尺寸效应及作用机制,设计了2组8根无腹筋梁,高度为200～1600mm,剪跨比为2.0。三点简支加载。获取了荷载 挠度曲线、纵筋应变、混凝土应变、裂缝宽度、裂缝张开 滑移位移。计算了临界斜裂缝上的应力。搜集并分析了已有的梁受剪尺寸效应试验数据。研究结果表明：无腹筋短梁抗剪承载力存在尺寸效应;骨料咬合机制对无腹筋短梁抗剪承载力贡献有限;受压区未开裂混凝土的强度具有明显的尺寸效应,进而引起了梁抗剪承载力的尺寸效应;我国规范中短梁和不配置抗剪钢筋的单向厚板的抗剪承载力计算公式基本合理,但对部分短梁和大尺寸梁的受剪承载力预测可能偏于不安全,建议在可靠度校准的基础上适当调整。     

钢-纤维复合纵筋和玄武岩纤维复合纵筋混凝土梁受剪承载力试验研究

为了研究纵筋分别采用钢-纤维复合筋(SFCB)和玄武岩纤维复合筋(BFRP筋)的混凝土梁受剪性能,以普通钢筋混凝土梁作为对比,设计并开展了46根梁的受剪承载力试验,变化参数为剪跨比、纵筋配筋率和有无箍筋。试验结果表明：三种纵筋梁的受剪承载力均随着剪跨比的减小而增大;SFCB梁的受剪承载力随着纵筋配筋率的增大也增大。此外,提出广义销栓作用影响系数的概念,推导其计算式,用于评价复合纵筋和玄武岩纵筋对混凝土梁受剪承载力的贡献,并据此建立受剪承载力计算式。经与国内外共223组混凝土梁(纵筋为钢筋、BFRP筋和SFCB等)受剪试验数据对比,验证所提广义销栓作用受剪承载力计算式的正确性。在此基础上,采用与钢筋混凝土梁受剪承载力规范公式相近的安全度,建议了适用于纵筋为复合筋和玄武岩筋的混凝土梁受剪承载力设计公式。     

Experimental study on shearing capacity of concrete beams longitudinal reinforced with steel fiber composite bars and BFRP bars

为了研究纵筋分别采用钢-纤维复合筋（SFCB）和玄武岩纤维复合筋（BFRP筋）的混凝土梁受剪性能，以普通钢筋混凝土梁作为对比，设计并开展了46根梁的受剪承载力试验，变化参数为剪跨比、纵筋配筋率和有无箍筋。试验结果表明:三种纵筋梁的受剪承载力均随着剪跨比的减小而增大；SFCB梁的受剪承载力随着纵筋配筋率的增大也增大。此外，提出广义销栓作用影响系数的概念，推导其计算式，用于评价复合纵筋和玄武岩纵筋对混凝土梁受剪承载力的贡献，并据此建立受剪承载力计算式。经与国内外共223组混凝土梁(纵筋为钢筋、BFRP筋和SFCB等)受剪试验数据对比，验证所提广义销栓作用受剪承载力计算式的正确性。在此基础上，采用与钢筋混凝土梁受剪承载力规范公式相近的安全度，建议了适用于纵筋为复合筋和玄武岩筋的混凝土梁受剪承载力设计公式。     

曲线筋PC梁受剪性能试验研究——基于纵筋配筋率(A_s组)

对3根曲线筋PC梁和1根RC对比梁的受剪性能进行试验研究,剪跨比均为1.8,主要以纵筋配筋率为研究变量。研究表明:正常配筋率的小剪跨比梁更倾向于发生弯剪破坏;纵筋配筋率越低,梁刚度丧失越快;对于曲线筋PC梁,存在某一临界配筋率ρcrit,小于此值时,梁拱效应减弱,不宜考虑曲线筋的竖向预剪作用,而大于此值时,可充分考虑竖向抗剪作用。此外,采用基于截面的抗剪设计方法和拉压杆模型(MSTM)对试验梁受剪承载力进行了预测,与试验结果对比表明:基于截面的抗剪设计公式不适用,而MSTM预测结果最为精确,且其较好地反映了纵筋的影响。     

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。     

剪跨比对HRB500级纵筋RPC无腹筋梁抗剪性能的影响

为研究不同剪跨比对HRB500级钢筋活性粉末混凝土(RPC)无腹筋梁的抗剪性能的影响,制作了4根配制相同的试验梁,选取不同的位置对其进行加载试验。通过观察整个试验过程,以及对加载过程中挠度、纵筋应变、混凝土主应变和方向等数据进行分析,得出剪跨比对HRB500级钢筋RPC无腹筋梁抗剪承载力与剪切延性的影响规律。试验结果表明:剪跨比对梁的裂缝的倾角与开展有较大影响,对梁的破坏形态有一定影响,在一定范围内与抗剪承载力成负相关性。4根梁破坏时均表现出一点的脆性状态,但均好于普通钢筋混凝土梁,其中剪跨比适中的梁其延性性能相对更好,同时HRB500级纵筋与RPC共同抗剪工作的匹配性也较好。     

箍筋环扣连接叠合梁受剪性能与数值模拟研究

为解决现有装配式混凝土叠合梁在施工现场安装纵筋困难问题,设计一种箍筋环扣连接的新型装配式混凝土叠合梁.为进一步研究搭接箍筋对叠合梁受剪性能的影响,设计制作2组6个箍筋环扣连接预制混凝土叠合梁试件进行单调静力加载试验,分析其破坏形式、荷载-挠度曲线及混凝土应变和钢筋应力等,探讨试件剪跨比、箍筋间距等参数对叠合梁受剪承载力...     

钢筋混凝土剪力墙拉剪承载力分析

完成了3组截面纵筋率分别为1.7%、2.5%和3%,剪跨比为1.5的13片钢筋混凝土剪力墙拉剪性能试验。试验结果表明,剪力墙的抗剪承载力随轴拉力的增加而减小,随截面纵筋率的提高而提高。在拉力和剪力共同作用下,因轴拉力的大小不同,剪力墙出现剪压破坏和滑移破坏两种破坏模式。根据试验结果绘制了破坏模式的分界线并推导了临界点计算公式,公式表明轴拉力越高、纵筋率越低的试件越容易发生滑移破坏。基于理论分析和以往的经验公式,在剪压破坏模式的抗剪承载力公式中增加了暗柱纵筋项。根据试验数据得出,剪压破坏模式下,抗剪承载力公式中的轴拉力和暗柱纵筋的影响系数分别为?0.2和0.04;滑移破坏模式下,轴拉力和截面纵筋影响系数分别为?0.6和0.6。     

体外预应力混凝土梁受剪承载力计算方法研究

为研究体外预应力对混凝土梁受剪承载力提高的作用机理和体外预应力混凝土梁受剪承载力计算方法,分析钢筋混凝土梁和体外预应力混凝土梁微元体受力特点的区别,探讨体外预应力对受剪性能影响的机理,求解体外预应力对混凝土和箍筋抗剪贡献的提高系数,得到体外预应力混凝土梁受剪承载力理论计算式。采用已有体外预应力混凝土梁剪切破坏的试验数据对理论计算式进行验证,并与各国规范计算结果进行对比。结果表明,理论计算式得到的受剪承载力计算值与试验值的比值均值为0.950,标准差为0.125,提出的计算式可较好地预测体外预应力混凝土梁的受剪承载力,并可以考虑梁的几何尺寸、剪跨比、预应力筋弯起角度、纵筋率、配箍率、纵筋及腹筋屈服强度、混凝土强度等影响因素。     

基于拱效应承载机理的锈蚀无腹筋钢筋混凝土梁极限承载力计算方法

以位移控制加载,进行了具有不同锈蚀率和不同剪跨比的锈蚀无腹筋钢筋混凝土梁的四点受弯加载试验。试验中,以人工和电化加速锈蚀两种方法除去支座间钢筋和混凝土之间的粘结应力。通过锈蚀无腹筋钢筋混凝土梁的纵筋应变分布,计算各加载水平下的纵筋与混凝土之间的粘结应力分布。试验表明,剪跨比较小的锈蚀无腹筋钢筋混凝土梁中的拱效应较强,剪跨比较大的拱效应较弱;加载后期阶段,锚固区域的平均粘结应力显著增大,当锚固区域的粘结性能不能维持拱肋的平衡时,锈蚀无腹筋钢筋混凝土梁即发生破坏。对于承载机理为拱效应的锈蚀无腹筋钢筋混凝土梁,剪跨比和锚固区域的粘结性能是影响其极限承载力的重要因素。根据试验结果,拟合出了极限承载力与两因素之间的关系,且具有良好的适用性。     

钢管混凝土叠合柱偏心受压性能试验研究

对长细比为4.67的13个钢管混凝土叠合柱试件进行偏心受压试验,测试柱承载至破坏全过程中核心钢管、管内混凝土、管外混凝土以及管外纵筋的应力、应变分布规律,研究试件的承载机理和破坏特征,同时结合截面非线性数值分析,研究柱正截面承载力随偏心距、钢管位置系数、纵筋配筋率等参数变化的规律。结果表明：偏心受压钢管混凝土叠合短柱正截面的受力过程与钢筋混凝土短柱基本相似,破坏类型分为大偏心受压破坏,小偏心受压破坏和界限破坏3种,以受拉钢筋屈服,同时受压边缘混凝土达到极限压应变为界限破坏准则,其N-M相关曲线为二次抛物线;叠合柱横截面应变符合平截面分布,不论偏心距大小,受压钢筋屈服总是先于受压区混凝土压碎;叠合柱承载力随钢管位置系数的增大而增加,但增幅不大,故在保证叠合柱含钢率不变条件下,可以梁柱节点施工便利为主选择钢管直径;对于钢管混凝土叠合柱可参照钢筋混凝土结构采用截面极限平衡理论推导叠合柱的偏压承载力计算公式。     

铁尾矿砂混凝土梁受剪性能试验研究

为研究铁尾矿砂混凝土简支梁与普通混凝土简支梁受剪性能的差异,完成了12根铁尾矿砂混凝土梁和3根普通河砂混凝土梁的受剪承载力试验,试验梁变化参数为混凝土强度等级（C30、C40和C50）、剪跨比（2.0和2.5）和配箍率（0.14%、0.19%和0.28%）;分析了铁尾矿砂混凝土梁受剪破坏形态和斜截面受力特点,探讨了ACI 318-08和GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》普通混凝土梁受剪承载力计算式对铁尾矿砂混凝土梁受剪承载力的适用性。结果表明：铁尾矿砂混凝土梁与普通混凝土梁的受剪破坏形态相同;相同混凝土强度等级下铁尾矿砂混凝土梁受剪承载力比普通混凝土梁受剪承载力高;在相同荷载作用下,铁尾矿砂混凝土梁的箍筋应变大于普通混凝土梁;普通混凝土梁受剪承载力计算式适用于铁尾矿砂混凝土梁,具有一定安全储备;提出的适用于集中荷载作用下剪压破坏的铁尾矿砂混凝土梁受剪承载力计算算式,其精度高于GB 50010—2010的计算结果。     

配筋率和纵筋强度对RPC无腹筋梁抗剪性能的影响

为研究配筋率及纵筋强度对RPC无腹筋梁抗剪性能的影响,制作了4根仅纵筋配置不同的试验梁,进行四分点加载试验。通过观察整个试验过程,以及对加载过程中挠度、纵筋应变等数据进行分析,得出纵筋配置对该试验梁抗剪承载力与剪切延性的影响规律。试验结果表明:在某一固定剪跨比下,RPC钢筋混凝土梁抗剪承载力随着配筋率的增加而增加,随着纵筋强度的降低略有降低。配筋率的提高不仅能提高纵筋与RPC的销栓作用,同时也能提高斜裂缝顶部混凝土受压区高度,而提高纵筋强度只能提高混凝土受压区高度,故提高配筋率比提高纵筋强度更能有效提高构件抗剪承载力。     

纵筋率对无腹筋约束梁抗剪性能影响的研究

各国规范在以往的对钢筋混凝土梁斜截面抗剪承载力性能的试验研究中,研究都是按较高纵筋率来进行,建立在这种纵筋率较高的梁的受剪性能试验数据基础上的规范抗剪设计方法可能偏差较大。而本文按较低纵筋率来研究梁的抗剪性能。试验表明,不同纵筋率对梁的抗剪性能和裂缝发展状况有重要影响,规范公式用于小纵筋率无腹筋约束梁受剪设计时可能偏不安全。     

硫酸腐蚀钢筋混凝土梁斜截面受剪性能试验研究

化工厂房、污水管道和酸雨等环境中有较高浓度的硫酸,受硫酸腐蚀后,钢筋混凝土梁表层混凝土严重损伤,混凝土强度显著降低,梁受剪性能产生较大变化。考虑混凝土腐蚀层厚度和剪跨比等因素,对硫酸腐蚀钢筋混凝土梁受剪性能进行试验,研究混凝土腐蚀层厚度和剪跨比对钢筋混凝土梁截面应变、开裂荷载、破坏形态、承载力以及挠度等影响规律。研究结果表明:腐蚀梁破坏形态主要受剪跨比影响;随着腐蚀层厚度增加,梁截面应变和开裂荷载增大;承载力减小;变形增大。基于硫酸腐蚀对混凝土强度、剪跨比和截面尺寸等影响,提出硫酸腐蚀钢筋混凝土梁受剪承载力计算式,计算值与试验值吻合较好。