受弯植筋梁疲劳损伤试验研究

受弯状态下植筋结构疲劳损伤影响其失效机理的研究相比于静载拉拔试验方面的研究明显不足。通过比较3组不同植筋深度的受弯植筋梁疲劳试验结果,分析了疲劳与静载试验现象的异同。疲劳试验采用的应力比为0.56,试件经200万次循环加载后静力加载至破坏。分析疲劳试件挠度与循环加载次数的关系,得出不同锚固深度试件的疲劳变形计算式。研究试件应力-循环加载次数曲线,得到不同锚固深度试件经疲劳加载后的应力计算式。结果表明:随植筋深度增加,疲劳加载对试件变形、应力的不利影响在逐渐减小;疲劳加载对植筋梁造成的损伤集中在前50万次循环加载。与静载试验相比,疲劳加载会使试件破坏形态发生改变,疲劳荷载使得植筋端头处成为新的薄弱位置。疲劳加载时,植筋深度达到25d时钢筋才会屈服,试件发生塑性破坏。     

不同植筋深度下的植筋梁疲劳试验研究

为了研究混凝土植筋构件在疲劳荷载作用下的受力性能,本文对3根植筋深度分别为15d、20d、25d(d为植筋的直径)混凝土植筋梁进行了疲劳荷载作用下的受弯试验研究。研究表明:梁的裂缝多出现在疲劳前的静载试验阶段,疲劳损伤主要发生在前50万次的疲劳加载过程中;疲劳荷载作用下产生的累积损伤使植筋端头部位成为结构破坏的另一易发位置;增大植筋深度能够减轻植筋梁的疲劳损伤,降低梁的疲劳变形,并能够有效改善梁的刚度退化性能。     

动力往复荷载作用下受弯植筋梁力学性能试验研究

混凝土植筋是在混凝土加固与改造工程中经常使用的加固技术,在建筑维修、补强方面具有极高的应用价值。通过对3根植筋梁(植筋深度l=500 mm)进行动力往复荷载作用下的受弯试验研究,结果表明:疲劳加载对植筋梁的极限承载力影响不大,但使其破坏机制发生改变;植筋梁的疲劳累积损伤主要发生在前50万次的疲劳加载过程中;低频加载对植筋梁造成的累积损伤要大于高频加载。     

植筋梁中植筋端头加设箍筋对梁受力性能的影响

为研究植筋梁中植筋端头加设箍筋对梁受力性能的影响,对3根植筋深度为20D、25D、30D(D为植筋的直径)的植筋端头未加设箍筋的植筋梁进行静载试验,对3根植筋深度为20D、25D、30D的未加设箍筋的植筋梁和3根植筋深度为20D、25D、30D的加设箍筋的植筋梁进行循环荷载试验,并用ANSYS模拟植筋深度为20D、25D、30D的植筋梁进行静力受弯力学性能的模拟分析,绘制跨中荷载挠度曲线,研究植筋随荷载的应力变化,进而反映有无加设箍筋对梁受力性能的影响,并整理了植筋端头加设箍筋的端头应变和未加设箍筋植筋端头应变的关系。循环荷载试验及有限元分析表明:在植筋端头加设箍筋可以缓解植筋端头应力集中现象,并提高植筋梁的延性、开裂荷载、极限荷载,降低了植筋应变、残余变形。     

循环荷载作用下植筋混凝土梁优化设计研究

植筋混凝土梁在达到规定的植筋深度时,经循环荷载作用后植筋端头处截面因抗剪能力不足出现斜裂缝,引起构件脆性破坏。针对此问题,提出了一种优化设计方案,即在植筋端头处设置箍筋。设计6组试件,对比优化前后植筋梁的破坏特征、延性系数、承载力、钢筋应变和疲劳损伤的差异。结果表明:在设计时将植筋端头置于原构件箍筋处能够明显提高植筋混凝土梁的延性系数和承载力,降低疲劳损伤。植筋深度决定了植筋梁的破坏特征,植筋深度小于20d,经优化后的试件仍发生脆性破坏。锚固深度达到25d时,经优化的试件疲劳破坏特征由脆性破坏转为塑性破坏。推导出了与植筋深度和混凝土残余应变相关的疲劳损伤计算公式,经优化设计后试件的疲劳损伤可以降低13.93%~19.24%。     

疲劳荷载作用下植筋混凝土梁构造优化研究

已有研究发现植筋混凝土梁疲劳破坏时存在植筋端头处产生受剪斜裂缝,导致脆性破坏的问题,针对此问题提出了在植筋端头设置箍筋这一构造优化措施。通过试验和数值模拟分析了7组不同植筋深度下构造改良前后植筋梁的极限承载力、挠度、植筋应变等力学性能。结果表明:在植筋混凝土梁的植筋端头设立箍筋可以有效提高植筋混凝土梁的极限承载力和极限变形能力。在保证原设计承载力和延性的基础上,实际施工中可以适当减小(2~3)d(d为植筋直径)的植筋深度使植筋端头位于原有构件箍筋处,从而减少植筋端头剪应力的产生,防止脆性破坏。     

植筋搭接混凝土梁静力及疲劳受弯试验研究

为研究植筋锚固在混凝土构件受拉区的受力性能,进行了5根采用植筋技术进行受拉主筋搭接的钢筋混凝土梁受弯试验。其中3根试验梁先静力加载至60%设计荷载,卸载后再加载至破坏,2根试验梁承受2×106次疲劳荷载后再静力加载至破坏。静力试验结果表明,植筋搭接梁在加载再卸载后有较大的残余变形,反映了植筋胶及粘结界面的弹塑性特性。不同搭接长度的植筋搭接梁其抗弯刚度差异不大,但其开裂荷载和极限承载力却有较大差异。将植筋搭接梁的试验结果与块体试件植筋锚固单向拉拔试验的结果比较表明,在相同植筋条件下,梁式试件破坏时钢筋的应力远小于块体试件单向拉拔试件破坏时钢筋的应力。在梁底部纵筋搭接区范围有较多的交叉斜裂缝。这些现象表明基材的应力状态及植筋的混凝土保护层厚度对粘结锚固性能有很大影响。疲劳试验结果表明,在疲劳加载的早期裂缝就基本出齐,从5×105次至2×106次加载过程中裂缝发展不大,也没有新的裂缝产生。在本文的试验条件下,疲劳加载对梁的抗     

疲劳后不同植筋深度植筋梁的剩余寿命分析

植筋技术是一种被广泛应用于工程界的连接锚固技术。通过对植筋深度分别为20d,25d,30d(d为植筋直径)的混凝土植筋梁进行疲劳荷载作用下的受弯试验研究,引入了残余应变和损伤变量的概念,并建立了两者之间的数学关系。研究表明:裂缝多出现在疲劳加载前的静载阶段,疲劳损伤主要发生在前50万次加载过程;增大植筋深度可减小梁的疲劳损伤;基于残余应变建立植筋梁累计损伤方程,计算出损伤量后,已知植筋深度可对植筋梁的剩余疲劳寿命做出定量计算。     

不同植筋深度混凝土梁的静力试验研究

为了研究不同植筋深度的钢筋混凝土梁受拉区的受力性能,采用植筋技术设计制作了3根钢筋混凝土植筋梁,植筋深度分别为15d,20d,25d(d为所植钢筋直径),并对其进行静载试验。静力试验结果表明:植筋梁的极限荷载随着植筋深度的增大而增大。在相同荷载作用下,植筋的应力随着测点到植筋端头距离的增大而增大,说明植筋端头所承担的应力较小,离端头的距离越大,钢筋所承担的应力越大。为充分发挥钢筋的强度,植筋深度应达到25d以上。     

钢筋混凝土梁纯弯段植筋试验研究

植筋技术目前相关的计算公式和技术规程仍然是建立在单向拉拔试验结果的基础上,单向拉拔试验中植筋的受力不能充分反映实际工程中植筋的真实受力状态。本文设计制作了8根采用植筋技术进行受拉主筋搭接的钢筋混凝土梁,全部试验梁承受静力荷载至破坏。文中给出了相关的试验结果,并按普通钢筋混凝土适筋梁正截面平衡条件进行计算,求出钢筋混凝土植筋受弯构件的极限承载力,并将试验结果与之进行比较。对植筋技术在结构加固和建筑改建中的应用提出了若干建议。     

疲劳荷载作用下植筋锚固粘结的滑移性能

为研究疲劳荷载对植筋拉拔承载力、粘结应力的影响,设计植筋直径为16~25 mm、锚固深度为10d~25d（d为植筋直径）的10组拉拔试件进行疲劳试验,试件经200万次荷载上限为0.45P_u的疲劳加载后均未破坏,施加静载至破坏。加载过程中测量植筋的应变、滑移和荷载。结果表明：疲劳荷载削弱了承载能力,试件经疲劳荷载作用后极限承载力下降,粘结应力的减小随循环加载次数增加呈对数发展趋势。分析了粘结应力与试件破坏形态的关系。对于拔出破坏的试件,达到一定植筋深度后,胶筋界面的粘结应力是控制试件破坏与否的主要因素。增加植筋直径和锚固深度,粘结应力峰值逐渐降低,沿锚固长度的应力分布曲线趋于平缓,提高了植筋整体受力性能。     

疲劳荷载作用下植筋梁蠕变性能的量化研究

为了研究混凝土植筋构件在疲劳荷载作用下的受力性能,本文对3根植筋深度分别为15d、20d、25d(d为植筋的直径)的混凝土植筋梁进行了静载试验,对2根植筋深度分别为15d、20d的混凝土植筋梁进行了疲劳荷载作用下的受弯试验研究。研究表明:植筋结构涉及3种材料、2个界面,由于粘结界面植筋胶的蠕变特性,更容易引发蠕变损伤对梁体造成的破坏;植筋胶粘结界面的蠕变在前10万次的循环过程中发展最快,在50万次循环之后增长量下降;增加植筋深度,可增加植筋胶、钢筋和混凝土的接触面积,使粘结界面植筋胶的蠕变变小,蠕变损伤变小。结合试验结果,提出了疲劳荷载作用下植筋梁蠕变、植筋深度和循环次数之间的关系式,为植筋梁的破坏分析提供了参考。     

深度锈蚀的无腹筋钢筋混凝土梁承载机理分析

以位移控制加载,进行了深度锈蚀的无腹筋钢筋混凝土梁的四点受弯加载试验。通过锈蚀梁的纵筋的应变分布,计算各加载水平下纵筋与混凝土之间的粘结应力。试验表明,深度锈蚀梁和非锈蚀梁的应变分布和应力历程有着明显的差异;加载初期阶段,剪跨区域的平均粘结应力逐步增加至峰值,锚固区域的平均粘结应力无明显增加;加载后期阶段,剪跨区域的平均粘结应力逐步降低,而锚固区域的平均粘结应力显著增加;随着荷载的增加,深度锈蚀梁的承载机理由"梁效应"向"拱效应"转变。基于"拱效应"的受力特征,提出了深度锈蚀梁极限荷载的计算方法。     

混凝土植筋梁双筋间距对锚固性能的影响

为研究双植筋锚固间距对受弯植筋梁锚固性能的影响,对植筋间距2d(d为植筋直径)的双筋植筋梁进行了受弯加载试验,结合单植筋拉拔试验结果,对比了双植筋与单植筋构件的差异;在试验基础上,利用ABAQUS有限元软件分析了植筋梁在不同植筋间距下力学性能的差异;通过植筋的平均黏结应力和混凝土的等效塑性应变云图,找到了植筋梁的双筋界限间距;通过不同植筋间距下黏结应力的关系,提出了与植筋间距系数相关的基本锚固深度计算公式。结果表明：由于2根植筋在混凝土中应力重叠作用的影响,当植筋间距较小时会导致植筋应力发展不充分,削弱植筋的锚固性能;随着植筋间距增大,两植筋的应力重叠作用减弱,当植筋间距大于6d时可忽略植筋应力重叠作用带来的影响,故工程中梁式受弯构件的植筋间距建议大于6d;针对实际工程中因原构件尺寸限制,植筋间距无法设计为6d以上的问题,建议适当增加锚固深度。     

中低周疲劳荷载作用下小直径钢筋植筋锚固性能试验研究

植筋技术广泛应用于建筑结构加固与改造工程中,但面对复杂多样的实际工程需要,植筋技术相关研究尚需不断拓展。试验设计共24个植筋深度为10d、15d、20d的CGM混凝土试件,对C6、C8两种小直径钢筋在中低周疲劳荷载作用下植筋锚固性能进行研究。结果表明:轴向拉拔荷载与植筋深度相同时,疲劳荷载使胶筋界面滑移量显著增大且滑移速率加快。实测得到了植筋试件的荷载—轴向应变曲线,分析得出疲劳荷载、植入深度对植入端受荷分布的影响,提出了小直径钢筋植筋在疲劳荷载工况下工作时,可通过适当增加植筋深度使植入端受荷均匀,以达到减小胶筋滑移,避免粘结破坏,提升锚固性能的目的。     

钢筋混凝土梁剪切疲劳破坏试验研究

为研究钢筋混凝土梁剪切疲劳破坏特征,进行了5根钢筋混凝土梁的疲劳试验,分析了疲劳过程中裂缝、箍筋应变等的发展规律。试验结果表明,应力比和应力幅显著影响梁的疲劳寿命,疲劳荷载最大值越大、应力比越小,疲劳寿命越短。最大斜裂缝宽度随疲劳加载先快速增大,然后保持稳定缓慢增长。循环加载过程中,箍筋应变一般随疲劳加载次数增加而增大,且箍筋应变幅不断变化,箍筋受到变幅疲劳作用。钢筋混凝土梁的剪切疲劳破坏是一个三阶段发展过程。     

HRBF500钢筋混凝土梁受弯疲劳性能理论研究

针对配有细晶粒高强钢筋HRBF500的混凝土梁进行受弯疲劳性能的理论研究。基于疲劳试验结果,分析得到,影响HRBF500钢筋混凝土试验梁受弯疲劳性能及疲劳寿命的主要因素为疲劳荷载作用下纵向受拉钢筋初始最大拉应力和配筋率。分析研究试验梁疲劳试验的数据,提出了在满足疲劳荷载使纵向受拉钢筋初始最大拉应力不大于155MPa的情况下,考虑配筋率和疲劳次数影响的纵向受拉钢筋最大拉应力σmax计算公式,该公式的计算结果与试验结果吻合良好,可用于HRBF500钢筋混凝土梁疲劳寿命预测。同时拟合出了疲劳荷载作用下试验梁跨中挠度较静力荷载作用下的增长量计算公式,该公式的计算结果亦与试验结果吻合良好,由此推导出疲劳荷载作用下HRBF500钢筋混凝土梁跨中挠度计算公式。研究成果可用于HRBF500钢筋混凝土受弯构件的设计及疲劳寿命预测。     

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。     

箍筋锈蚀对钢筋混凝土梁承载机理影响的试验研究

以位移控制加载,进行了锈蚀钢筋混凝土梁的四点受弯加载试验。增大部分试件箍筋的间距,以研究严重锈蚀后箍筋剩余量较少情况下锈蚀钢筋混凝土梁的承载机理和破坏模式。通过纵筋的应变分布,计算各加载水平下纵筋与混凝土之间的粘结应力。试验表明,随着纵筋和箍筋的锈蚀,剪跨区域的平均粘结应力达到最大值后逐渐减小;锚固区域的平均粘结应力逐渐增大。锈蚀钢筋混凝土梁的承载机理为梁效应向拱效应转化过程中的复合梁拱效应状态,其转化程度取决于纵筋的锈蚀率和箍筋的剩余量。根据梁拱效应转化的程度,提出锈蚀钢筋混凝土梁承载机理的判断流程图。     

钢筋混凝土U形薄壁梁弯-剪-扭复合受力性能试验研究

U形薄壁混凝土梁主要用于城市轨道交通工程,受弯-剪-扭复合作用。本文通过试验研究了一根大尺寸钢筋混凝土U形薄壁梁在弯-剪-扭复合作用下的力学性能,包括裂缝的发展与分布、钢筋应变分布以及破坏形态等。试验结果表明：弯-剪-扭复合作用下的U形薄壁混凝土梁呈现明显的空间受力特征,表现为裂缝和钢筋应变在两侧腹板上显著差异分布,同时,腹板内外侧斜裂缝以及箍筋应变的分布也存在明显差异;加载过程中纵筋应变在跨中和支座沿截面高度方向的分布基本符合平截面假定,纵筋应变沿梁跨近似线性分布;弯-剪-扭复合作用下钢筋混凝土U形薄壁梁出现了受弯矩和翘曲弯矩影响的延性弯曲破坏,且破坏仅发生在加载侧腹板,而非加载侧腹板处于相对低应力状态。