钢骨混凝土梁承载力计算方法的比较

结合工程算例,分析比较了钢骨混凝土梁抗弯承载力和抗剪承载力的计算方法,提出宜按《钢骨规程》进行设计,但仍然需要提高抗弯承载力的建议.     

基于试验数据的高强混凝土梁抗剪承载力计算方法Ⅱ.有腹筋梁

收集了国内外学者所做的281根高强混凝土有腹筋梁剪切破坏的试验数据,建立了高强混凝土有腹筋梁剪切破坏的数据库。将数据库中所有梁的试验结果与中国《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）、美国混凝土结构设计规范ACI 318 14中的公式以及Zsutty公式所预测的结果进行比较,研究各公式对于高强混凝土梁的适用性,再将GB 50010—2010公式中的系数进行修正,得到一个新的公式。结果表明:Zsutty公式的预测结果最精确,美国ACI 318 14规范中公式的预测结果最为保守;新公式较原规范公式更加适用于高强混凝土有腹筋梁。     

基于试验数据的高强混凝土梁抗剪承载力计算方法Ⅰ.无腹筋梁

为了研究高强混凝土无腹筋梁抗剪承载力的计算方法,收集国内外关于高强混凝土无腹筋梁抗剪试验的抗剪承载力、混凝土强度、剪跨比、截面有效高度、受拉纵筋配筋率等试验数据,整理成包含291组数据的数据库。利用数据库中的实测数据对中国《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）、美国混凝土结构设计规范ACI 31-14和Zsutty提出的混凝土梁抗剪承载力公式用于高强混凝土梁的适用性进行评价,并分情况进一步研究中国规范公式,修正中国规范公式中的参数,得到一个新的公式。结果表明:3个公式用于高强混凝土梁时,Zsutty公式的预测结果最精确,中国规范公式的预测结果准确性次于Zsutty公式但好于美国规范公式;所得出的新公式较原规范公式更加适用于高强混凝土无腹筋梁。     

型钢再生混凝土梁抗剪承载力及其可靠度分析

在型钢再生混凝土梁抗剪承载力试验结果的基础上,依据GB 50068—2001《建筑结构可靠度设计统一标准》,采用Monte-Carlo法对型钢再生混凝土梁抗剪承载力进行了可靠度分析,主要分析了剪跨比、再生粗骨料取代率、配箍率、型钢腹板配钢率、再生混凝土强度等级以及钢材强度对型钢再生混凝土梁抗剪承载力可靠指标的影响。分析结果表明:在所分析参数范围内,型钢再生混凝土梁的抗剪承载力可靠指标均能满足现有规范要求,可用于实际工程。同时分析结果也表明,其可靠指标随剪跨比及再生粗骨料取代率的增大而减小;随配箍率和型钢腹板配钢率的增大而增大;随再生混凝土强度等级和钢材强度的增大而增大。分析结论可为型钢再生混凝土梁的设计和应用提供一定的参考。     

再生混凝土梁抗弯承载力公式研究

统计了国内外72根普通和再生混凝土梁受弯试验数据,分析了影响再生混凝土梁抗弯承载力的因素,并结合规范GB 50010—2010建立了再生混凝土梁抗弯承载力计算公式模型。再生混凝土梁抗弯承载力比普通混凝土梁略低,并随着再生混凝土骨料取代率的增大而略有降低。工程设计中,要控制再生混凝土骨料取代率50%以内,建议取再生混凝土梁抗弯折减系数为0.90。     

基于可靠度的GFRP筋混凝土梁抗弯承载力设计方法

为解决混凝土结构中的钢筋锈蚀问题,采用玻璃纤维增强复合材料(Glass Fiber-Reinforced Polymer,GFRP)筋替代钢筋是一种行之有效的方法。由于GFRP筋的线弹性力学特性,GFRP筋混凝土(GFRP-RC)梁的弯曲破坏模式为脆性破坏(受拉破坏或受压破坏),钢筋混凝土梁的设计方法将不适用于GFRP-RC梁,因此有必要开展基于可靠度的GFRP-RC梁抗弯承载力设计方法研究。基于已有文献数据,系统收集和整理了相关设计参数的统计信息。在考虑荷载组合、配筋率、材料强度等关键参数影响的基础上,建立了3432根GFRP-RC梁的设计空间。采用Monte Carlo模拟对GFRP-RC梁抗弯承载力极限状态开展了可靠度分析。结果表明：受拉破坏时,根据《纤维增强复合材料建设工程应用技术规范》(GB 50608-2010)设计的梁的可靠指标(β=4.08~4.50)高于脆性破坏的目标可靠指标(βT=3.7);受压破坏时,根据《纤维增强复合材料建设工程应用技术规范》GB 50608-2010设计的梁的可靠指标(β=3.08~3.39)低于βT。基于上述分析,以不同弯曲破坏模式下的梁均达到(βT=3.7)为目标,校准了GFRP筋材料分项系数(γf=1.3),并改进了受压破坏控制截面的GFRP筋极限应力计算公式。     

再生混凝土梁抗剪承载力试验研究

通过对不同再生粗骨料取代率的再生混凝土简支梁的抗剪试验,研究了再生混凝土梁的抗剪承载力.试验结果表明:再生混凝土梁的破坏形式和受力机理与普通混凝土梁相似,再生混凝土梁的破坏荷载略低于普通混凝土梁.在试验研究的基础上,提出了再生混凝土梁斜截面抗剪承载力计算公式.     

再生混凝土梁抗弯承载力试验研究

对5根除再生粗骨料取代率不同外、其余包括配筋率及混凝土抗压强度均相同的再生混凝土简支梁进行了抗弯承载力试验,通过研究分析了再生混凝土受弯构件正截面受力情况及破坏模式。试验结果经过对比发现,再生混凝土梁跨中正截面在受力过程中仍具有与普通混凝土梁相似的弹性、开裂、屈服和极限阶段,其抗弯机理基本相同;相同条件下,再生混凝土梁的极限承载力随着再生混凝土再生骨料的取代率的增加逐渐减弱,并且再生混凝土梁后期变形能力好,具有较好的延性。     

再生混凝土梁抗弯承载力试验研究

通过对5根配筋率、混凝土抗压强度相同,再生粗骨料取代率不同的再生混凝土简支梁的抗弯试验,分析再生混凝土受弯构件正截面受力变形性能和破坏特征。试验结果经对比发现:再生混凝土梁正截面在受力过程中仍具有明显的弹性、开裂、屈服和极限阶段,其抗弯机理基本相同;相同条件下,再生混凝土梁的极限承载力随着再生混凝土再生骨料取代率的增加逐渐增大,并且再生混凝土梁后期变形能力好,具有较好的延性。     

型钢再生混凝土柱抗剪承载力可靠度分析

基于《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB 50068—2001),采用蒙特卡罗法对型钢再生混凝土柱抗剪承载力进行可靠度分析,并对该柱发生剪切斜压破坏时的抗剪承载力计算公式进行了修正;在此基础上,重点研究了剪跨比、体积配箍率、型钢腹板配筋率、型钢强度、箍筋强度和再生骨料取代率对该柱抗剪承载力可靠指标的影响。结果表明,在分析参数范围内,型钢再生混凝土柱抗剪承载力可靠指标均满足现有规范要求,剪切斜压破坏时该柱的可靠指标平均值为3.718 7,比规范规定值高出0.018 7;弯曲破坏时该柱的可靠指标平均值为3.676 4,比规范规定值高出0.476 4;另外,型钢再生混凝土柱可靠指标随着剪跨比的增大而逐渐减小,随着再生粗骨料取代率的增加呈现递减趋势,随着体积配箍率和型钢腹板配钢率的增大而呈现上升的趋势,随着型钢强度和箍筋强度的提高而呈现上升趋势。上述结论可为型钢再生混凝土柱的抗震设计及工程应用提供参考。     

钢管约束再生混凝土的受力机理及强度计算

为揭示钢管约束再生混凝土的受力机理,设计33个钢管再生混凝土试件进行轴心受压加载试验,其中圆钢管试件22个、方钢管试件11个。试验考虑再生粗骨料取代率、截面形式和套箍指标3个变化参数。试验观察试件的受力破坏全过程,获取荷载-位移曲线、峰值应力等重要参数。研究结果表明:圆钢管再生混凝土试件的破坏形态表现为腰鼓状斜剪压破坏,而方钢管再生混凝土则呈现斜压破坏;试件受力破坏全过程曲线均经历峰值点、下降段、再次上升段等历程,各试件的峰值应力和峰值应变与普通再生混凝土相比有明显提高,且圆钢管试件较方钢管提高更为显著。取代率对钢管再生混凝土的破坏机理有影响但不明显。基于试验实测数据,分别采用全过程分析法和极限分析法对钢管约束再生混凝土的极限承载力进行理论分析,并提出应力-应变全过程曲线的数学表达式和极限强度计算公式,理论计算结果与试验实测结果吻合良好,研究结果可供钢管约束再生混凝土的科学研究和工程应用参考。     

高温后钢筋再生混凝土梁受力性能试验及承载力计算

为了研究高温后钢筋再生混凝土梁的受力性能,以再生粗骨料取代率、历经最高温度、混凝土强度、剪跨比为变化参数,设计了34个试件（其中高温后试件26个,常温对比试件8个）进行静力加载试验。观察了试件的破坏过程及其破坏形态,得到了烧失率、荷载-挠度曲线、截面应变分布、峰值荷载、峰值挠度等受力性能指标,分析各参数对其承载能力、挠度、延性、损伤等的影响。同时,对高温后钢筋再生混凝土梁受弯及受剪承载力的计算公式进行了推导。研究结果表明：高温后钢筋再生混凝土梁的破坏形态与其在常温下的相似,根据剪跨比的不同,发生了剪切斜压破坏和弯曲破坏;高温后试件的烧失率在0.44%~8.95%之间,随着温度和取代率的提高,烧失率逐渐增大;高温后钢筋再生混凝土梁的剩余承载力、峰值挠度及延性均不低于高温后普通钢筋混凝土梁;随着取代率的增大,承载力和延性呈先提高后降低的趋势,峰值挠度和损伤则逐渐增大;温度越高,承载力、峰值挠度和延性越低,损伤越重;剪跨比的增大使其承载力降低,峰值挠度增大;提高混凝土强度,能有效提高高温后再生混凝土梁的承载力,减小其峰值挠度。     

高温后型钢再生混凝土梁的受力性能及承载力计算

为了研究高温后型钢再生混凝土梁的受力性能,以温度、再生粗骨料取代率和剪跨比为变化参数,设计32个试件进行高温后的静力加载试验,观察了高温后试件的外观变化和受力破坏形态,获取其荷载-挠度曲线、截面应变分布和极限承载力等重要参数,分析了各变化参数对高温后型钢再生混凝土梁力学性能的影响,并探讨了其极限承载力计算方法。研究结果表明：高温后型钢再生混凝土梁的表面颜色由灰色变暗黄、表面龟裂,受力破坏形态与常温下基本相同;随温度的升高,试件的极限承载力和刚度逐渐降低,延性变差;再生粗骨料取代率的变化对试件的承载力和刚度影响不大,但对延性有一定的影响;随着剪跨比的增大,试件的承载力和刚度降低,延性却更好。     

钢管煤矸石混凝土轴压短柱极限承载力计算方法研究

为促进煤矸石在钢管混凝土结构中的应用,选取辽宁地区的煤矸石作为粗骨料,开展6根钢管混凝土和12根钢管煤矸石混凝土短柱轴压试验。根据构件破坏形式与荷载-应变曲线讨论材料强度、钢管约束和取代率对构件轴压承载力的影响规律,进行了设计参数与承载力的相关性分析,在此基础上,讨论规范GB 50936—2014和规程T/CECS 625—2019中的轴压短柱极限承载力计算方法对钢管煤矸石混凝土的适用性,给出圆钢管煤矸石混凝土短柱极限承载力计算公式的建议修正系数。结果表明:轴向压缩试验下构件呈现出局部鼓曲与剪切破坏形态; 与钢管普通混凝土短柱相比,钢管对核心煤矸石混凝土具有更好的横向约束效应; 相同取代率下提高套箍系数与含钢率将显著提升构件承载力,构件的轴压承载力随煤矸石取代率提升而降低,但最大降低幅度未超过11%:煤矸石粗骨料对承载力的相关系数为-0.33且不具有显著性; 现有的规范GB50936—2014和规程T/CECS 625—2019中相关计算方法适用于钢管煤矸石混凝土短柱,引入修正系数后承载力计算的平均相对误差在3%以内。     

钢筋混凝土构件承载力统一计算模式研究

基于复杂受力下钢筋混凝土构件的受力相关性,以弯扭相关性作为连接剪扭相关性和压弯相关性的桥梁,推导了钢筋混凝土构件承载力计算的统一计算式,考虑了压弯剪扭四种受力状态的受力相关性。由该计算式推得的单一受力和复合受力状态下的承载力计算式与国内外试验数据符合较好,计算式不仅适用于所有单一受力状态下的承载力计算,还适用于压弯、剪扭、弯扭、弯剪和压剪5个两相关计算,弯剪扭、压弯剪三相关计算以及压弯剪扭四相关计算。按统一计算式得到的配筋量比GB 50010-2002《混凝土结构设计规范》的配筋量更为合理,且计算结果与试验结果吻合较好。     

基于神经网络的剪力墙极限承载力计算

采用15片不同剪力墙的实验数据,将11片的实验数据作为神经网络的训练数据,其余4片的实验数据作为验证数据,并对比分析了实验数据和预测数据,提出了用神经网络系统来预测类似剪力墙承载力的方法。     

自平衡法测试桩基极限承载力

介绍了自平衡测桩法的工作原理,从荷载箱的放置、加载方式、测试结果处理等方面对自平衡测桩法的关键技术进行了详细阐释,并通过与传统测桩法的对比,得出了自平衡测桩法的优越性。     

混杂纤维加固混凝土方形短柱极限承载力研究

采用碳纤维布、玻璃纤维布、芳纶纤维布层间混杂加固混凝土方形短柱,就不同加固类型柱体的极限承载力进行对比试验,结果表明混杂纤维的协调匹配能够充分发挥不同纤维的优势,扬长避短,提高承载力,降低成本。     

型钢混凝土T形柱受剪性能及承载力计算

为了研究型钢混凝土(SRC)T形柱斜截面抗剪承载性能,设计了4个试件进行静力单调加载试验,考虑了剪跨比、轴压比、配钢形式、翼缘尺寸4个变化参数,通过试验观察了试件的受力全过程和破坏形态。根据实测数据,给出了混凝土应变沿截面高度的分布情况以及荷载-应变、荷载-挠度等重要关系曲线;并分析了各变化参数对抗剪承载力的影响,提出了承载力计算公式。研究结果表明:型钢混凝土T形柱受力过程中截面应变基本符合平截面假定;剪跨比、轴压比、配钢形式、翼缘尺寸等参数对其抗剪强度有显著影响;基于叠加法的抗剪强度计算公式可用于其斜截面极限承载力计算。