预应力混凝土钢桁架叠合板受弯性能试验与理论研究

通过在预应力混凝土平板上增设钢桁架方式,提出一种预应力混凝土钢桁架叠合板,解决了现阶段其他类型叠合板用预制底板存在开裂荷载较低、临时支撑密集等问题。为研究不同桁架类型对预制底板及叠合板受弯性能的影响,对6块预制底板试件和4块叠合板试件开展了静力加载试验,得到其破坏特征、开裂荷载、挠度曲线及应变分布等。试验结果表明：钢桁架能够显著提高底板的开裂荷载,其中钢管桁架底板试件的开裂荷载最高,达到平板试件的194%以上,适用跨度最大达到9m;不同桁架类型底板试件的破坏模式存在一定差异,钢板桁架、钢管桁架和钢筋桁架预制底板的破坏特征分别为钢板屈曲、焊缝断裂及钢筋弯曲;钢桁架能显著增强底板及叠合层混凝土的整体受力及协同工作性能;桁架类型对叠合板的受弯性能影响较小,不同桁架类型叠合板的开裂荷载均相同,开裂挠度差异在10%以内。基于试验结果,建立了底板上弦失稳弯矩计算公式,并提出预制底板失效弯矩应取开裂弯矩与上弦失稳弯矩的较小值,计算值与试验值吻合较好。     

预应力混凝土带肋叠合板受弯性能试验与设计关键问题研究

预应力混凝土带肋叠合板(PCCSCR)是叠合楼板的一种,可实现长线生产,具有生产效率高、成本低、抗裂性能好、钢筋用量少、抗弯刚度大以及承载力高等优点。预应力混凝土带肋叠合底板采用免支撑施工,可进一步降低施工成本。对6块预制叠合底板和10块预应力混凝土带肋叠合板的足尺试件进行受弯试验,测得了相应的荷载-挠度曲线、荷载-应变曲线、裂缝开展及分布状况、破坏形式及相应的破坏荷载等。研究结果表明：预应力带肋叠合底板及叠合板的破坏形式均为弯曲破坏,其受弯性能能够满足施工阶段和使用阶段的要求,具有较好的延性;预应力混凝土叠合底板与后浇混凝土的协同受力性能良好,底板自然粗糙面即可满足叠合面的抗剪需求;预应力叠合底板带肋对减小底板施工挠度和提高底板刚度效果显著,且预应力叠合底板不开裂是免支撑设计的前提,通过合理设计,可以实现不同跨度免支撑设计的挠度限值要求。结合试验结果对PCCSCR的设计关键问题进行了分析,并总结提出了PCCSCR的设计流程。     

粘钢加固钢筋混凝土叠合板受弯性能试验研究

对粘钢加固钢筋混凝土叠合板受弯性能进行了试验研究,并与工程中通用的钢筋混凝土板和单一叠合法加固板进行试验对比分析,试验结果表明：在叠合层混凝土厚度和强度相同条件下,采用底部粘钢加固钢筋混凝土叠合板可以大幅度提高板的抗弯承载力和刚度,且加固效果明显。     

预应力混凝土叠合板受弯性能的试验研究

通过进行预应力混凝土叠合板受弯性能试验,研究了叠合板抗裂性及裂缝发展规律、挠度、承载力等结构性能。试验结果表明:在标准荷载作用下试件均未开裂,在正常使用状态下的挠度能够满足规范要求。因此,其开裂弯矩、极限承载力、挠度可按《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)进行计算。     

板肋形式对预制带肋底板混凝土叠合板受弯性能的影响研究

为研究板肋形式对预制带肋底板混凝土叠合板受弯性能的影响,设计并制作2种不同板肋构造形式的预制带肋底板,即矩形肋底板与T形肋底板。对1块矩形肋底板叠合板、1块T形肋底板叠合板以及1块整浇板进行受弯性能静载对比试验,得到了其破坏形态、 荷载-跨中预应力筋应变曲线、荷载 跨中板顶面混凝土压应变曲线以及荷载 跨中挠度曲线,分析其破坏机理、变形特征以及裂缝分布规律。研究结果表明,3种不同板肋构造形式的试件在静力荷载作用下表现出相同的受力性能,增设板肋的叠合板能达到与整浇板相同的受弯能力。提出了预制带肋底板混凝土叠合板的开裂弯矩和极限弯矩计算式,计算值与试验值吻合较好。     

钢肋预应力混凝土叠合板试验研究与数值模拟

钢肋预应力混凝土叠合板(PCCSSR)是一种新型的叠合楼板,由预制混凝土底板、钢腹板和混凝土上翼缘组成,具有抗弯刚度大、承载力和生产效率高的特点.基于PCCSSR的抗弯试验,对PCCSSR在弹性阶段的抗弯性能进行了数值模拟分析,并得到了PCCSSR的开裂荷载和荷载-跨中挠度曲线.结果 表明,PCCSSR在施工期间具有足够的抗弯承载力和刚度,满足规范的要求;增加混凝土上翼缘的厚度可以明显提高PCCSSR的抗弯性能,合理的钢腹板开孔尺寸及间距和混凝土上翼缘局部削弱深度对PCCSSR的抗弯性能影响不大.同时,采用MATLAB得到了PCCSSR最为经济且力学性能优异的截面形式.对PCCSSR的制作、安装中存在的问题进行了分析,并给出了相应的解决方案.     

预应力空心纵肋叠合板受力性能试验研究

针对大跨度楼板应用需求越来越多的现状,提出了一种预应力空心纵肋叠合板体系。为研究该体系的整体受力性能,对其破坏形态、抗裂性能、抗弯刚度及承载力进行了试验研究。结果表明：所提出的预应力空心纵肋叠合板体系可满足承载力、挠度、裂缝控制性能等指标要求;与现浇板相比,该叠合板体系具有良好的整体性;采用底板反拱的施工方式是安全可行的。     

再生混凝土叠合板受弯力学性能试验

设计了3块再生混凝土叠合板,配筋率分别为0.5％、1.0％、1.5％,预制部分采用普通混凝土,叠合部分采用100％再生粗骨料取代率的再生混凝土,叠合面采用人工粗糙面.另外设计了1块整浇板,全部采用100％再生粗骨料取代率的再生混凝土,以进行对比试验.通过受弯性能试验,得到了挠度和裂缝发展规律以及破坏特征.试验结果表明,再生混凝土叠合板的受弯力学性能和普通混凝土板受弯性能接近,其极限承载力可采用普通混凝土叠合板的计算方法进行计算.当配筋率不低于1％时,采用再生混凝土的弹性模量,按现有规范短期刚度公式计算的挠度乘以0.9的修正系数后仍适用于再生混凝土叠合板.     

单缝密拼钢筋混凝土叠合板受弯性能试验研究

通过10块简支板的静力加载试验,对单缝密拼钢筋混凝土叠合板的破坏形态、刚度、裂缝和承载力进行了研究,并分析了桁架钢筋叠合板密拼缝的传力机理以及桁架钢筋与纵向受力钢筋的定量关系。结果表明：单缝密拼叠合板易在拼缝处发生沿叠合面的撕裂破坏,且其正截面受弯承载力和平均抗弯刚度均低于整浇板;在拼缝处设置桁架钢筋可以有效控制叠合面的撕裂破坏,并提高叠合板垂直于拼缝方向的刚度和承载力;桁架钢筋到拼缝距离等于板厚的试件,未发生拼缝处的叠合面撕裂破坏,其正截面受弯承载力比整浇板试件低6%,但比计算值大9%~18%。结合试验研究成果和国内外相关标准,提出了双向叠合板密拼拼缝的设计建议与构造要求。     

再生混凝土叠合梁板受弯性能数值分析

在已完成的再生混凝土叠合梁板受弯性能试验的基础上,运用Abaqus软件对叠合梁板进行了非线性有限元分析.验证了有限元模型的正确性之后,引进一种新的叠合型式,预制部分采用再生混凝土而现浇部分采用普通混凝土,然后用Abaqus对新叠合梁板进行分析.分析结果表明,新叠合型式更合理地利用了混凝土材料,进一步提高了结构的受力性能.     

T形板肋对预制带肋底板混凝土叠合板弯曲疲劳性能的影响

为研究T形板肋对预制带肋底板混凝土叠合板弯曲疲劳性能的影响,对3块T形肋底板叠合板和1块整浇板进行弯曲疲劳性能对比试验,主要考察T形板肋与疲劳荷载幅值对试件疲劳破坏形态及疲劳损伤程度的影响,得到了在不同疲劳循环加载次数下的跨中动位移、混凝土应变、预应力筋应变、残余变形等,分析了在不同疲劳循环加载次数下的刚度退化情况、荷载应变分布规律、裂缝分布规律及剩余承载力等。研究结果表明,经历200万次疲劳循环加载后,T形肋底板叠合板无明显的刚度和强度退化,增设T形板肋的叠合板能达到与整浇板相同的弯曲疲劳性能;T形肋底板叠合板正截面弯曲疲劳强度计算可采用普通预应力混凝土受弯构件正截面疲劳应力验算的4个假定,最终以此建立了其正截面弯曲疲劳强度验算方法。     

预制T形肋底板混凝土叠合板弯曲疲劳性能试验研究

为研究T形肋对混凝土叠合板弯曲疲劳性能的影响,进行了预制T形肋底板混凝土叠合板和整浇板的弯曲疲劳性能对比试验。通过对比试验得到了不同疲劳循环加载次数下的跨中挠度、混凝土应变、预应力筋应变、残余变形等,研究了试件在疲劳循环荷载下的刚度退化情况、荷载 应变分布、裂缝分布及残余承载力等。结果表明：经历200万次疲劳作用后,预制T形肋底板混凝土叠合板无明显刚度和承载力退化,增设T形肋的叠合板能达到与整浇板相同的疲劳性能。基于试验结果,给出了预制T形肋底板混凝土叠合板正截面弯曲疲劳强度计算假定以及正截面弯曲疲劳应力验算方法。     

预应力预制叠合梁受弯性能试验研究

传统预应力混凝土叠合梁大多采用矩形截面,存在自重大、运输及吊装困难等问题,提出了U形与倒T形两种预应力预制叠合梁.进行了3根U形预应力预制叠合梁、3根倒T形预应力预制叠合梁与1根整浇梁的对比试验,研究其破坏机理、受弯承载力、短期刚度、变形特征及裂缝分布等,并将试验结果与规范计算结果进行了对比.研究结果表明:从开始加载到...     

钢板-混凝土组合板受弯性能试验研究

以钢板代替受力钢筋,通过栓钉将外侧钢板与内部混凝土板相连,二者共同作用形成钢板-混凝土组合板。根据钢板布置形式的不同,可将钢板-混凝土组合板分为单面钢板-混凝土组合板（SSC）和双面钢板-混凝土组合板（DSC）。通过对4个SSC试件和3个DSC试件的受弯试验研究,分析了不同钢板厚度、抗剪连接程度以及构造钢筋配置对组合板受弯性能和破坏形态的影响。试验结果表明,按完全抗剪连接设计的试件破坏形态与适筋梁相似,具有良好的受弯承载能力和延性;当受拉区钢板采用部分抗剪连接设计时,剪跨区栓钉易剪断导致承载力明显降低;当受压区钢板采用部分抗剪连接设计时,顶层钢板易发生局部屈曲,导致试件承载力和延性有所降低。基于试验结果,给出了钢板-混凝土组合板的受弯承载力计算式,计算值与试验值吻合较好。     

GFRP面板-冷弯薄壁型钢组合梁受弯性能试验研究

土木工程领域通常采用的纤维增强复合材料夹层结构主要以模量较低的轻质材料作为芯材,使其设计承载力由截面刚度控制,而非强度控制,限制了纤维增强材料强度的充分发挥。为此,提出一种轻质、高强的玻璃纤维增强复合材料（GFRP）面板-冷弯薄壁型钢组合梁（GCS组合梁）,该组合梁由GFRP面板与夹层轻质泡沫和冷弯薄壁型钢组合而成,薄壁型钢和纤维面板之间采用剪力键（抽芯铆钉）连接。通过四点弯曲试验探讨了该组合梁的破坏模式、荷载-位移曲线和应变分布的发展规律,并与传统夹层梁进行对比,分析了有无薄壁型钢增强、薄壁型钢开口方向、界面增强方式等参数对组合梁弯曲性能影响。研究结果表明：GCS组合梁具有良好的刚度和承载能力。相对于传统复合材料夹层梁,其正常使用极限状态（挠度限值L/250）和承载力极限状态下对应荷载分别提高了306.2% 和157.5%;不锈钢抽芯铆钉能有效抑制GFRP面板与压型钢板界面剥离裂纹扩展,显著改善GCS组合梁的变形能力。研究为该组合构件的加工设计与实际工程应用提供参考。     

嵌埋CFRP筋组合石梁受弯性能试验研究

提出了花岗岩石梁嵌入CFRP筋组合石梁技术,并进行了3根嵌入CFRP筋组合石梁和1根普通石梁的受弯性能试验研究.主要试验参数为嵌埋CFRP筋的直径和数量.试验分析了组合石梁的破坏形态、受弯承载力、变形性能、应变分布和CFRP筋的粘结滑移性能.试验结果表明:普通花岗岩石梁达到开裂弯矩时即发生脆性断裂,而通过在梁底受拉区嵌...     

预应力钢纤维混凝土板弯曲疲劳挠度试验研究

抗疲劳性能是结构及构件的重要性能指标之一,本文通过弯曲疲劳试验对3种钢纤维体积率(0%、1%、2%)的预应力钢纤维混凝土板在不同应力水平(0.75、0.80、0.85)下的弯曲疲劳挠度变化规律以及疲劳损伤特性进行了研究,得到了不同钢纤维体积率及不同应力水平下预应力钢纤维混凝土板的跨中挠度曲线,揭示了预应力钢纤维混凝土板的跨中挠度在疲劳过程中呈现3阶段分布并且在循环第Ⅱ阶段呈线性,疲劳破坏时板的挠度约为其初始挠度的2.4倍的规律。在此基础之上,根据M iner线性累积损伤理论建立了疲劳寿命预测模型,用该模型预测得出的疲劳寿命与实测寿命在3倍离散范围内。