配置500MPa钢筋的混凝土梁受弯性能试验研究

采用两点对称集中的同步分级加载方式,对14根配500 MPa钢筋的混凝土梁进行静力加载试验,了解其受弯破坏形态、受弯承载力、裂缝分布及变形等情况,为工程中推广应用500MPa钢筋提供试验依据。同时对其中6根配置表层钢筋的混凝土梁进行受弯承载力、裂缝形态及变形的对比分析。试验结果表明,此类构件的受力性能与普通钢筋混凝土受弯构件基本相同,可按照现行《混凝土结构设计规范》计算试验梁受弯承载力和变形,但裂缝宽度计算值偏大。同时,在构件的混凝土保护层中配置表层钢筋能有效控制裂缝间距和裂缝宽度,并能在一定程度上提高构件的刚度。根据试验结果,建议了此类构件的裂缝间距和裂缝宽度计算公式。     

配置高强钢筋的混凝土梁裂缝试验研究

采用两点对称集中的同步分级加载方式,对8根配置500MPa钢筋和4根配置400MPa细晶钢筋的混凝土梁进行静力加载试验,观测试件的裂缝发展过程,了解此类构件的裂缝特点,为工程中推广应用500MPa钢筋和400MPa细晶钢筋提供试验依据。试验结果表明,配置500MPa钢筋和400MPa细晶钢筋的受弯构件裂缝发展规律与普通钢筋混凝土受弯构件基本相同,但在正常使用状态下,按照现行混凝土结构设计规范对此类构件进行裂缝宽度验算,计算值均大于试验值。同时,结合其它67根配置高强钢筋的混凝土梁试验数据,评估了现行混凝土结构设计规范裂缝宽度公式的适用性,并在该规范的计算模式基础上,提出平均裂缝间距及短期最大裂缝宽度计算的修正公式,修正公式的计算结果与试验结果符合较好。     

配置高强钢筋混凝土梁抗弯刚度的研究

随着高强钢筋的使用,混凝土梁的变形计算和控制显得更为重要.为了研究配置HRB500级高强钢筋混凝土梁的变形性能,对28根配置500MPa钢筋的混凝土梁进行了受弯刚度试验和分析,研究结果表明,现行国家混凝土规范GB 50010-2002刚度计算公式和作者提出公式与试验值吻合较好,适用于配置高强钢筋的混凝土梁变形计算.结合本次试验数据,对国内各规范的刚度计算方法进行了比较研究,并对影响刚度的主要因素进行了分析,提出了刚度计算公式进一步简化的建议.     

配500MPa钢筋后张有粘结预应力混凝土梁受弯试验

目的研究采用500 MPa钢筋作为纵向受拉非预应力筋的后张有粘结预应力混凝土梁的受弯性能,了解其受弯破坏形态、受弯承载力、裂缝分布及变形等情况,为工程中推广应用500 MPa钢筋提供试验依据.方法采用两点对称集中的同步分级反位加载方式,对8根试验梁进行静力加载试验.结果开裂弯矩实测值与计算值比值的均值为1.094.考虑纵向受压非预应力筋参与受弯作用时,受弯承载力实测值与计算值比值的均值为1.032.正常使用状态下短期挠度和曲率实测值与各自计算值比值的均值分别为1.055和0.988.结论试验梁达到受弯极限状态时,尽管钢绞线配筋率较高而未屈服,但500 MPa钢筋可屈服,且梁的破坏仍具有一定延性.根据平截面假定和应变协调条件计算的受弯承载力与实测值符合较好.可按现行《混凝土结构设计规范》公式计算试验梁的变形.     

细晶粒高强钢筋混凝土梁受弯性能试验与参数分析

为研究配置了细晶粒高强钢筋混凝土梁的受弯性能,制作了HRBF400、HRBF500级钢筋混凝土矩形截面梁各4根进行静力抗弯试验.研究表明HRBF筋混凝土梁在短期荷载作用下的最大裂缝宽度实测值满足规范要求,但计算值不满足.HRBF400级钢筋混凝土梁在正常使用条件下的挠度能满足规范要求,HRBF500级钢筋混凝土梁不能够满足规范要求.推导了HRBF筋混凝土梁在裂缝/挠度控制条件下的承载力计算公式,提出了构件承载力利用系数的概念,分析了钢筋强度、钢筋直径、混凝土强度、配筋率、混凝土保护层厚度、高跨比对构件承载力利用系数的影响.在经济配筋率范围内,HRBF筋混凝土梁的延性基本满足要求.HRBF筋混凝土梁的耗能能力在较低配筋率时与普通钢筋混凝土梁相近,但随着配筋率的提高,其耗能能力较普通钢筋混凝土梁降低的快.同配筋率下,HRBF筋混凝土梁在弹性阶段的耗能能力较普通钢筋混凝土梁要高,且随着配筋率的增大而提高.     

500MPa钢筋大保护层混凝土梁的裂缝性能

采用两点对称集中的同步分级加载方式,对4根配置500MPa钢筋的大保护层混凝土梁进行静力加载试验。同时,结合其它24根大保护层钢筋混凝土梁试验数据,在现行《混凝土结构设计规范》GB50010—2002裂缝宽度计算模式基础上,建议了此类构件的裂缝间距及裂缝宽度计算公式。并依据相关试验结果,对大保护层混凝土梁提出裂缝宽度控制建议。研究结果表明:(1)配置500MPa钢筋的大保护层混凝土梁裂缝发展规律与普通钢筋混凝土梁基本相同,按照规范GB50010—2002对此类构件进行裂缝宽度验算,计算值普遍大于试验值。(2)在正常使用状态下,各试件侧面裂缝宽度沿裂缝高度的分布规律基本一致,总的趋势是离受拉底面边缘越远,裂缝宽度越小。(3)对于保护层厚度c在40~65mm之间的钢筋混凝土梁,按规范GB50010—2002计算的平均裂缝间距普遍偏大;按指南CCES01—2004计算c≥40mm混凝土梁的平均裂缝间距,其计算值普遍偏小;对于c≥40mm的钢筋混凝土梁,按修正公式计算的平均裂缝间距与试验结果符合较好。     

配置600MPa钢筋的预应力混凝土梁受弯性能研究

为研究配置600 MPa级高强钢筋有粘结部分预应力混凝土梁的受弯性能,在静力荷载作用下,进行了9根纵向受拉非预应力筋采用600 MPa级高强钢筋的试验梁受弯性能试验.对比分析试验梁的破坏特征、受力过程、受弯承载力、挠度等.研究结果表明:配置600 MPa级高强钢筋的后张法有粘结部分预应力混凝土梁和配置普通钢筋后张法有粘结部分预应力混凝土梁的受力性能相同;配置600 MPa级高强钢筋的试验梁的受弯承载力可以按照现行《混凝土结构设计规范》中相关公式计算.当600 MPa级高强钢筋取520 MPa的强度设计值时,采用现行规范计算配置600 MPa级高强钢筋的试验梁受弯承载力的安全储备较高.     

无粘结预应力混凝土受弯构件裂缝宽度计算的一种简便方法

以我国现行规范JGJ92-2004《无粘结预应力混凝土结构技术规程》推荐的无粘结预应力混凝土受弯构件的裂缝宽度计算公式为基础,同时参考美国混凝土结构设计规范ACI318-08关于无粘结预应力混凝土受弯构件裂缝控制的有关设计规定,提出了无粘结预应力混凝土受弯构件裂缝宽度计算的一种简便算法.该方法的基本思路是:将无粘结预应力钢筋的有效预拉力作为构件截面外力,从而将无粘结预应力混凝土受弯构件的裂缝宽度计算转化为普通钢筋混凝土受弯构件的裂缝宽度计算.采用该方法得到的计算值与已收集到的84组无粘结预应力混凝土受弯构件裂缝宽度的试验值吻合较好,验证了所建议公式的合理性,可供我国相关规范今后修订时参考.     

冷轧带肋钢筋焊接网混凝土板抗弯性能试验

为研究冷轧带肋钢筋焊接网混凝土板的抗弯性能,通过拉伸试验,获得了CRB600H与CRB550冷轧带肋钢筋的力学性能指标;进行了32块冷轧带肋钢筋焊接网混凝土板的受弯性能试验,测定了试验板的开裂弯矩、裂缝分布情况、变形发展规律和正截面承载力.研究结果表明:焊点未对CRB600H与CRB550冷轧带肋钢筋的力学性能产生影响;横向钢筋对试验板的开裂弯矩、裂缝间距和裂缝宽度无明显影响.建立了这类板的短期刚度计算公式,与普通混凝土板相比,这类板的抗弯刚度高约10%.根据配置CRB600H和CRB550钢筋网试验板的破坏模式,提出了这两种板正截面承载力的计算方法.     

高强钢筋混凝土偏压柱的裂缝宽度试验研究

通过9根HRBF500钢筋混凝土偏心受压柱和1根HRB400钢筋混凝土偏心受压柱进行单向加载试验研究分析,并与受弯构件试验裂缝宽度情况进行对比,可知偏压构件的裂缝宽度试验值与实测值之比要相对小于受弯构件的比值,应将规范公式中的钢筋混凝土偏压构件受力特征系数进行折减,提出了偏压和受弯构件受力特征系数的建议值.     

预应力 CFRP 布加固负载混凝土梁抗裂性能分析

为开展预应力碳纤维增强复合材料（CFRP）布加固混凝土受弯构件时对正截面裂缝影响的研究,设计制作了配筋率不同的2组共计8根试验梁。在承受40％极限荷载的基础上利用预应力CFRP 布对试验梁正截面进行加固,并完成其静载试验,获得混凝土受弯构件在前期加载和加固后的二次受力过程中弯曲段裂缝分布、裂缝宽度和高度的试验数据。在试验数据的基础上,通过理论分析,提出了与《混凝土结构设计规范》相协调的预应力 CFRP 布加固负载混凝土梁弯曲段裂缝平均间距和最大裂缝宽度的计算公式。研究结果表明：二次受力过程中,预应力 CFRP 布能有效抑制裂缝的开展,且随着预拉应力的增加,裂缝平均间距和裂缝宽度均减小。     

Experimental investigation and analysis on flexural performance of functionally graded composite beam crack-controlled by ultrahigh toughness cementitious composites

Based on the concept of functionally graded concrete, UHTCC (ultrahigh toughness cementitious composites) material with excellent crack-controlling ability is strategically substituted for part of the concrete, which surrounds the main longitudinal reinforcement in a reinforced concrete member. Investigations on bending behavior of such a functionally graded composite beam crack-controlled by UHTCC (abbreviated as UHTCC-FGC beam) have been carried out. After establishing a theoretical calculation model, the paper discusses the results of four-point bending experiment on long composite beams without web reinforcement, and validates the theoretical formulae through experimental results of UHTCC-FGC beams with different thicknesses of UHTCC layer. Besides improving bearing capacity and saving steel reinforcements, the results indicate that UHTCC-FGC beams can also effectively control the deformation and enhance the ductility of members. At last, the optimal thickness of UHTCC layer in UHTCC-FGC beams has been confirmed, which can not only save materials and improve mechanical performance of members, but also be very effective in preventing corrosion-induced damage and enhancing the durability of members by controlling crack width below 0.05 mm under service conditions. Supported by the Key Program of the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 50438010) and the Research and Application Programs of Key Technologies for Major Constructions in the South-North Water Transfer Project Construction in China (Grant No. JGZXJJ2006-13)     

混杂纤维高性能混凝土深梁斜截面抗裂度计算方法

为研究混杂纤维(钢纤维/聚丙烯纤维)高性能混凝土深梁的斜截面抗裂度,采用正交试验法设计了18组混杂纤维高性能混凝土深梁试件和2组未掺纤维的普通高性能混凝土深梁对比试件.通过静载作用下的受剪试验,探讨了钢纤维的特征参数(类型、体积率、长径比)、聚丙烯纤维体积率、水平分布钢筋配筋率及竖向分布钢筋配筋率等6个因素对高性能混凝土深梁斜截面抗裂度的影响,通过正交试验的直观分析法比较了各个因素对斜截面抗裂度的影响顺序.试验结果表明:掺入适量的混杂纤维(钢纤维/聚丙烯纤维)后,无腹筋高性能混凝土深梁斜截面抗裂度提高幅度可达34.9%,有腹筋高性能混凝土深梁斜截面抗裂度提高幅度可达83.8%.基于现行规范提出了与钢纤维部分增强钢筋混凝土深梁相衔接的混杂纤维(钢纤维/聚丙烯纤维)高性能混凝土深梁斜截面抗裂度的计算公式,可为工程设计提供参考.     

SRC梁受力性能的试验研究——刚度、裂缝和受弯极限承载力

通过对12个SRC受弯梁的试验,对SRC梁的刚度、裂缝宽度和受弯极限承载力进行研究和理论分析。研究表明SRC梁的变形性能较RC梁优越,这是因为SRC梁中型钢对混凝土的变形存在有效的约束作用,型钢屈服后,这种约束作用减弱,变形急剧增加。考虑了型钢对混凝土的约束作用,以试验分析为基础,建立了SRC梁的刚度公式以及建议了计算SRC梁裂缝宽度所取用的型钢、钢筋和混凝土应力分布以及钢筋和型钢与混凝土粘结应力分布的简化图形。在此基础上导出了简单、实用的裂缝宽度计算公式。     

GFRP/钢绞线复合筋混凝土梁开裂性能试验

为了研究GFRP/钢绞线复合筋混凝土梁的开裂性能,设计了5根GFRP/钢绞线复合筋混凝土梁试件,并对混凝土梁试件进行三分点静载试验研究,试验变量为混凝土梁截面尺寸和混凝土保护层厚度.在系统分析试验数据的基础上,提出GFRP/钢绞线复合筋混凝土梁抗裂承载力与最大裂缝宽度的计算方法,并给出使用荷载作用下的裂缝宽度限值.     

火灾后配筋混凝土梁受力性能试验与分析

为研究火灾后配筋混凝土结构的受力性能,对3根有粘结预应力混凝土简支梁和2根钢筋混凝土简支梁进行了抗火试验和火灾后的常温静力试验,基于试验结果,提出了火灾后配筋混凝土梁正截面承载力计算公式、裂缝宽度计算公式和刚度计算公式.从5根试验梁中取出20根普通钢筋和9根预应力钢丝进行单向拉伸力学试验,获得了火灾后HPB235级钢筋、HRB335级钢筋、1670级低松弛高强钢丝的力学性能.     

改性竹筋混凝土受弯构件力学性能试验研究

针对竹筋混凝土结构存在的问题,提出了多种对竹筋的改性方法。在此基础上,对12根采用不同配筋和不同改性方法的受弯构件(11根竹筋混凝土梁和1根钢筋混凝土梁)进行了试验研究,分析了不同改性方法和不同配筋率竹筋混凝土受弯构件的力学性能、破坏形态及其影响因素。研究结果表明：竹筋能有效提高混凝土受弯构件的承载能力;经过适当方法改性后的竹筋能确保竹筋和混凝土之间的有效粘结,其正截面强度计算可以采用平截面假定;竹筋混凝土受弯构件的破坏均为脆性破坏,其破坏形态与其截面配筋率有关。