钢筋再生混凝土简支梁变形性能试验研究

通过1根普通钢筋混凝土对比梁和7根钢筋再生混凝土简支梁正截面性能的试验,分析了再生混凝土梁的正截面受力性能、破坏形态及变形特征。试验结果表明:在其它条件相同时,钢筋再生混凝土梁的挠度大于普通钢筋混凝土梁的挠度,且其挠度随再生骨料替代率的增加有增大的趋势,现行混凝土结构设计规范GB50010—2002关于短期刚度的计算方法不适用于再生混凝土梁的挠度计算,需对再生混凝土的弹性模量和钢筋应变不均匀系数进行修正。     

钢筋再生混凝土简支梁的使用性能研究

通过8根钢筋再生混凝土简支梁正截面性能的试验,分析了再生混凝土梁的正截面受力性能。试验结果表明:在其他条件相同时,钢筋再生混凝土梁的挠度和最大裂缝开展宽度大于普通钢筋混凝土梁的挠度和最大裂缝宽度,且其挠度和裂缝宽度随再生骨料替代率的增加有增大的趋势,《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)关于受弯构件的短期刚度和裂缝宽度计算方法已不适用于再生混凝土梁的挠度和裂缝宽度计算,需对再生混凝土的弹性模量和钢筋应变不均匀系数进行修正,文中给出了近似处理方法,具体计算方法有待进一步研究。     

基于荷载长期效应再生混凝土梁受弯性能试验及刚度计算方法

通过对再生粗骨料取代率0%、30%、50%、80%、100%的再生混凝土梁进行短期以及对其中取代率0%、50%、100%再生混凝土梁1 200 d的长期变形试验研究,对比分析普通混凝土梁与再生混凝土梁、不同取代率再生混凝土梁之间变形发展规律。研究结果表明:再生混凝土梁短期刚度较普通混凝土梁小,长期加载阶段再生混凝土较普通混凝土、高取代率较低取代率再生混凝土梁呈现出变形前期增长缓慢、后期增长加速、长期变形曲线收敛时间较长的"后延性"特点;同时以短期变形试验数据为基础,拟合内力臂系数、钢筋应变不均匀系数、截面弹塑性抵抗矩系数,提出再生混凝土梁短期刚度计算方法;基于长期附加变形数据,提出挠度增大影响系数并建立适用于不同取代率再生混凝土梁长期刚度计算公式,采用该公式的计算结果与本试验及国内其他学者试验结果吻合较好,满足计算精度要求。     

钢筋再生混凝土梁正截面受弯挠曲变形分析

对再生混凝土梁进行了正截面弯曲性能试验。结果表明:再生混凝土梁在截面尺寸及配筋率相同的情况下,随着再生骨料取代率的增大,梁的挠度呈递增趋势且实测跨中挠度与计算跨中挠度差距明显;再生混凝土梁在截面尺寸及再生骨料取代率相同配筋率不同时,由于刚度的增大再生混凝土梁跨中实测挠度与计算挠度之比呈现出下降的规律。     

钢筋钢纤维高强混凝土梁疲劳试验研究及刚度计算

通过1根钢筋高强混凝土梁和12根钢筋钢纤维高强混凝土梁的静载及等幅疲劳试验,分析静载和疲劳荷载作用下钢筋钢纤维高强混凝土梁挠度和刚度变化规律,以及疲劳应力比、钢纤维类型、钢纤维体积率、钢纤维掺入截面高度和混凝土强度等对钢筋钢纤维高强混凝土梁挠度的影响。结果表明：在钢筋高强混凝土梁中掺加钢纤维能有效限制梁刚度的退化,显著提高梁的抗弯刚度,减小梁的跨中挠度,使静载和疲劳荷载作用下梁的跨中挠度分别降低了19.0%~69.1%和15.0%~61.0%。在试验研究的基础上,通过理论分析修正了静载作用下钢纤维影响梁短期刚度的系数,提出了考虑疲劳次数和钢纤维含量特征值影响的钢筋高强混凝土梁疲劳刚度的计算方法,并将计算结果与试验结果进行了对比,两者符合较好。     

再生混凝土叠合梁受弯力学性能试验研究

设计了3根再生混凝土叠合梁,受拉钢筋配筋率分别为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。另外设计了1根整浇梁,全部采用再生粗骨料取代率的再生混凝土。通过受弯性能试验,得到挠度和裂缝发展规律以及破坏特征。运用Ansys软件对叠合梁进行了非线性有限元分析。试验结果和数值分析表明,再生混凝土叠合梁的受弯力学性能和普通混凝土梁受弯性能接近,其受弯承载力可采用普通混凝土梁的计算方法进行计算。采用再生混凝土的弹性模量,利用现有规范GB 50010—2002短期刚度计算公式得到的挠度,需乘以0.8的修正系数后才适用于再生混凝土叠合梁。     

再生粗骨料混凝土梁短期荷载作用下的刚度修正

研究了使用GB50010-2002《混凝土结构设计规范》中短期刚度计算公式计算再生粗骨料混凝土梁在短期荷载作用下的挠度。通过对6根不同再生骨料取代率(0、50%、70%和100%)和不同配筋率(0.68%、0.89%和1.13%)的再生粗骨料混凝土梁的受弯试验,分析了挠度与再生骨料取代率及配筋率的关系,对比再生混凝土梁挠度实测值与现行混凝土结构规范计算值,进行了统计分析。对试验数据和文献数据统计回归得到在短期荷载作用下再生粗骨料混凝土梁的刚度修正公式,对本次试验数据的验证,计算结果与试验值吻合良好。本文提出的再生混凝土梁的短期刚度计算公式,可以准确的计算再生混凝土梁在短期荷载作用下的挠度,供相关规程和工程实践参考。     

火灾下再生混凝土梁抗弯性能的试验研究与分析

通过试验研究了6根再生骨料替代率分别为0%,50%和100%的钢筋混凝土梁,得到了不同替代率下混凝土梁的高温抗弯性能,然后结合试验数据,对再生混凝土梁高温下的实测截面温度场、跨中挠度以及极限耐火时间进行了分析和探讨,对比了普通混凝土与再生混凝土的差异,最后借助温度场的理论计算结果探讨了高温下钢筋混凝土梁耐火极限的理论分析方法。     

BFRP筋再生混凝土无腹筋梁挠度试验研究

通过7根BFRP筋和3根钢筋再生混凝土无腹筋梁四分点加载试验,对比分析了纵筋种类、剪跨比、BFRP筋配筋率、再生混凝土抗压强度对BFRP筋再生混凝土梁跨中挠度的影响。结果表明:钢筋屈服前,BFRP筋梁跨中挠度随荷载增加的斜率比钢筋梁大;钢筋屈服后,BFRP筋梁荷载-跨中挠度曲线的切线刚度比钢筋梁大;在同种荷载作用下,试件的跨中挠度随配筋率的增大而减小,随剪跨比的增加而增大;再生混凝土抗压强度对试验梁跨中挠度无明显影响。参照不同设计规范对BFRP筋梁跨中挠度进行了计算,结果表明:在50%极限荷载、70%极限荷载和极限荷载下,ACI 440.1R-03规范值与试验值吻合较差,GB 50608—2010规范对挠度的计算更合理,建议采用GB 50608—2010规范对BFRP筋再生混凝土无腹筋梁跨中挠度进行计算。     

碳纤维-棱柱体预应力混凝土复合筋混凝土梁挠度的试验研究及计算方法

对7根自行研制的碳纤维-棱柱体预应力混凝土复合筋(CFRP-PCPs复合筋)混凝土梁进行了关于挠度的试验研究。对比发现:CFRP-PCPs复合筋混凝土梁在各受力阶段的挠度均较普通预应力CFRP筋混凝土梁小;CFRP-PCPs复合筋混凝土梁的挠度与CFRP的张拉控制应力及复合筋的截面面积有关,随着复合筋预应力和面积的增大,构件的挠度有一定程度的减小。在考虑CFRP-PCPs复合筋等效原理的基础上,对我国现行《混凝土结构设计规范》中适用于预应力钢筋混凝土梁的短期刚度计算公式进行修正,提出了适合新型CFRP-PCPs混凝土梁的挠度建议计算公式,并应用建议公式对其中含CFRP-PCPs复合筋的5根试验梁的挠度进行计算。将计算值与试验值对比,结果吻合良好。     

Shear strength of recycled concrete beams

This paper reports on the shear behaviour of concrete made with recycled concrete aggregates. Tests have been performed on recycled aggregates and on two concrete mixes (conventional concrete and recycled concrete with 50% of recycled coarse aggregates). For every concrete, four reinforced beams with different amount of transverse reinforcement were made and were tested to failure. The results showed that whereas the deflections and the ultimate loads were little affected by the different types of concretes, in recycled concrete beams, cracking was premature. Experimental results were compared using theoretical models Modified Compression Field Theory and current codes. Both predicted the shear behaviour of the new recycled concrete well.     

再生混凝土梁与普通混凝土梁的受力性能等效方法研究

为实现再生混凝土梁与普通混凝土梁的受力性能等效,以普通混凝土梁在整个服役期间的受力性能作为等效转换目标,建立了一种适用于公路桥梁规范的受力性能等效方法。针对以弯曲破坏为主的钢筋混凝土梁,从承载能力极限状态的弯矩、正常使用极限状态的挠度和最大裂缝宽度以及耐久性四个方面建立受力性能等效方程,将再生混凝土梁等效转换为具有相同受力性能的普通混凝土梁,并结合试验梁进行了实例等效说明。研究表明：正常使用极限状态中的最大裂缝宽度条件能够自动满足等效要求;当普通混凝土梁横截面高度和环境条件保持不变时,再生混凝土梁的横截面高度随着再生混凝土与普通混凝土氯离子扩散系数之比的增大而增大;相同氯离子扩散系数之比下,再生混凝土梁与普通混凝土梁的横截面高度之比随着普通混凝土梁横截面高度的增大而减小,随着环境条件的逐渐恶化而增大;对于再生粗骨料取代率分别为50%、100%的再生混凝土梁,等效后其横截面高度仅比对应普通混凝土梁增加了约10%;建立的等效后再生混凝土梁的横截面高度和再生混凝土与普通混凝土的平均抗压强度之比的关系式,可以简化等效计算过程。建立的受力性能等效方法可为再生混凝土梁的工程应用提供一定参考。     

钢筋再生混凝土结构研究进展及其工程应用

再生混凝土绿色、环保,是实现建筑垃圾资源化再利用的重要途径。为了进一步推动钢筋再生混凝土结构的研究发展与工程应用,分析了钢筋再生混凝土梁、板、柱、剪力墙、梁-柱节点及框架结构的受力性能、抗震性能、抗火性能、氯离子侵蚀后性能、徐变及抗冻性能的研究现状及存在的不足,列举了典型工程案例,指出了需要深化研究的问题。研究表明,钢筋再生混凝土梁、板、柱、剪力墙、梁-柱节点及框架结构的上述多数性能较同类钢筋普通混凝土构件(结构)的均有不同程度的劣化,但可通过合理设计实现其与普通混凝土相当甚至更好的性能,可用于实际工程中。     

预应力碳纤维布加固钢筋再生混凝土梁受弯承载力研究

试验浇筑4组再生粗骨料掺量为0%、40%、70%、100%的钢筋再生混凝土梁,根据预应力碳纤维布拉断破坏和剥离破坏的界限加固量,每组对2根钢筋再生混凝土梁进行预裂破坏后,分别进行预应力碳纤维布一层和两层加固,然后对4组钢筋再生混凝土梁进行受弯承载力试验。试验表明：随着预应力碳纤维布加固量的增大,加固梁的受弯承载力增大,梁屈服时,纯弯段受拉区横向裂缝数量增多且宽度较小;随着再生粗骨料掺量的增大,加固梁受弯承载力降低,梁屈服时,裂缝数量减少、宽度增大。最后依据试验结果与平截面假定,结合再生粗骨料掺量对钢筋再生混凝土梁受弯承载力的影响,考虑钢筋再生混凝土梁的二次受力,建立了预应力碳纤维布加固钢筋再生混凝土梁的受弯承载力计算公式。计算结果表明：受弯承载力计算值与试验值吻合较好,可以为预应力碳纤维布加固钢筋再生混凝土梁设计提供参考。     

氯离子腐蚀环境下CFRP筋再生混凝土梁力学性能研究

利用经过破碎处理后的废弃混凝土制备了再生混凝土,对比分析了再生混凝土和普通混凝土的力学性能和工作性,探讨了再生混凝土在建筑工程中的应用前景。同时,采用CFRP筋代替混凝土梁中的部分受力钢筋和箍筋,研究了氯离子腐蚀环境下,浸泡时间对CFRP再生混凝土梁开裂弯矩的影响。结果表明,再生混凝土的力学性能和工作性均能满足要求;使用CFRP筋代替部分受力钢筋和箍筋,对于提高再生混凝土梁的开裂弯矩有明显效果;CFRP筋再生混凝土梁的抗氯离子侵蚀能力较好。     

再生粗骨料混凝土梁抗弯性能试验研究

通过对4组再生粗骨料混凝土粱和1组普通混凝土粱的对比试验分析,主要研究在相同混凝土强度下,不同取代率的再生粗骨料混凝土梁和普通混凝土梁在抗弯性能上的差异和共同点.试验结果分析表明:再生混凝土梁的受弯过程仍有弹性、开裂、屈服、破坏四个明显的特征;再生混凝土粱的极限承载力小于普通混凝土梁,并随着取代率的增加有减小的趋势;再生混凝土粱的抗弯刚度小于普通混凝土梁;再生混凝土抗裂度比普通混凝土差.     

钢筋再生混凝土梁的受弯性能

基于国内外大量相关研究成果,对钢筋再生混凝土梁的受弯性能进行了较为全面系统的分析,主要包括平截面假定对再生混凝土梁的适用性、钢筋再生混凝土梁的破坏形态、极限承载力、变形、刚度以及裂缝等.研究结果表明,与钢筋普通混凝土梁相比,钢筋再生混凝土的破坏形态、极限承载力基本相同,但是钢筋再生混凝土梁的变形较大,刚度低.同时发现平截面假定也适用于受弯的钢筋再生混凝土梁.     

锈蚀与冻融耦合作用下再生混凝土与钢筋黏结性能梁式试验研究

为了研究锈蚀与冻融循环耦合作用下再生混凝土与钢筋的黏结滑移性能,以钢筋锈蚀率及冻融循环次数为变量,对耦合作用下的钢筋再生混凝土梁试件进行试验,分析其黏结滑移特征值变化规律,并与普通混凝土梁试件进行比较。根据试验结果建立钢筋再生混凝土黏结-滑移本构关系。结果表明:各组试件均发生纵筋拔出破坏;在钢筋锈蚀与冻融循环耦合作用下,冻融循环较钢筋锈蚀对黏结性能的影响更大;平均黏结应力-滑移曲线可大致分为线性上升段、非线性上升段、非线性下降段及残余段;再生混凝土试件的各黏结滑移特征值的波动幅度相对于普通混凝土的较大;在钢筋锈蚀与冻融循环耦合作用下,再生混凝土与钢筋间的化学胶着力要优于普通混凝土;普通混凝土的起始黏结应力与极限黏结应力的比值介于0.38～0.49之间,低于再生混凝土试件,再生混凝土抗滑移性能优于普通混凝土的。建立了考虑钢筋锈蚀与冻融循环耦合作用下的钢筋与再生混凝土黏结滑移本构关系,可为北方地区锈蚀率小于3%的再生混凝土梁黏结性能研究提供参考。     

再生混凝土梁正截面开裂弯矩分析与试验研究

在基本假定的基础上,分析了再生混凝土梁正截面开裂弯矩理论计算模式。进行了27根再生混凝土梁和3根普通混凝土梁的正截面开裂弯矩试验。试验表明,相同条件下再生混凝土梁开裂弯矩比普通混凝土梁的小25%左右。根据试验结果分析了混凝土强度和纵筋配筋率对再生混凝土梁开裂弯矩的影响,回归出再生混凝土梁正截面抵抗矩塑性系数,从而建立了再生混凝土梁正截面开裂弯矩计算公式。应用其他研究者的试验结果对该公式进行了验证,结果表明,建立的再生混凝土梁正截面开裂弯矩计算公式具有较好的适用性。