体外预应力预制节段高强混凝土梁抗剪性能的试验研究

体外预应力预制节段高强混凝土干接缝梁(下文缩写为ETDJ-PHCSBs)凭借自重轻、施工便捷的优势,已经成为多数工程快速施工的有力竞争方案。在已有的研究中,针对预应力预制节段混凝土梁的抗弯性能的研究较多,针对其抗剪性能的研究相比较为匮乏,对ETDJ-PHCSBs的研究更少,而对于预应力预制节段梁而言,其抗剪性能较为薄弱,是桥梁设计中不容忽视的关键。本试验对包括1根体外预应力高强混凝土整体式简支T梁和4根体外预应力预制节段预应力高强混凝土简支T梁进行了四点加载抗剪试验研究。试验以施工方法、混凝土强度和剪跨比为主要研究参数。试验结果表明:提高混凝土强度可以有效地提高ETDJ-PHCSBs的抗剪承载力。所有试验的试件的剪跨比均与抗剪强度成反比,同等条件下,剪跨比越大,则试件的抗剪承载力越低。本研究成果可供桥梁设计借鉴和参考。     

配置高强竖向预应力筋混凝土梁抗剪性能试验研究

目前国内外有代表性的混凝土结构设计规范对配置三向预应力混凝土箱梁的抗剪设计均未考虑竖向预应力对梁抗剪承载能力的影响,并对梁内抗剪钢筋的抗拉设计强度取值进行了限制,是否合适值得重新审视。对4片配置高强竖向预应力筋混凝土工字梁的抗剪性能进行了试验研究,主要研究纵向和竖向预应力的施加对配置高强竖向预应力筋混凝土梁抗剪性能的影响以及试验梁剪切破坏时高强竖向预应力筋的强度发挥水平。结果表明:就所研究的情形而言,施加3.2MPa竖向预压应力可使梁斜截面开裂荷载提高约22%、临界斜裂缝倾角增加约17°、抗剪承载能力提高约30%。剪切破坏时,竖向预应力筋是否张拉对加载过程中抗剪钢筋的应变增量影响很小,未张拉的竖向抗剪钢筋内最大应力为713MPa,预张拉后,抗剪钢筋最大应力增量为709MPa,但叠加其初始张拉应力后其内最大应力可达1440MPa。对竖向抗剪钢筋进行张拉能使高强抗剪钢筋的强度得到较好发挥,但同时导致临界斜裂缝的倾角增大、水平投影长度减小。因此,与配置普通箍筋的混凝土梁抗剪设计相比,配置竖向高强预应力筋混凝土梁竖向抗剪钢筋的最小间距、最小配筋率及初始张拉应力均应特别考虑。     

低周反复荷载下型钢高强混凝土柱受力性能试验研究

通过20个混凝土强度为65.3～84.9MPa的型钢高强混凝土柱的低周反复加载试验,研究型钢高强混凝土柱在压、弯、剪共同作用下的破坏形态和抗震性能。试验中考虑剪跨比、轴压比、配箍率、混凝土强度4个参数的影响,由试验获得型钢高强混凝土柱的主要破坏形态和滞回曲线,分析各参数对构件延性、滞回特性、耗能性能以及承载力衰减的影响。结果表明,与型钢普通强度混凝土柱一样,在压、弯和反复剪力共同作用下,型钢高强混凝土柱的破坏形态主要为弯曲型破坏、剪切黏结破坏、剪切斜压破坏,破坏形态主要与剪跨比有关;箍筋能显著提高大剪跨比试件的延性和耗能能力,但对小剪跨比试件的延性与耗能性能改善有限;随着轴压比与混凝土强度的提高,试件的承载力衰减速度加快,后期变形能力减小,抗震性能越来越差;与钢筋混凝土柱相比,型钢高强混凝土柱的等效阻尼比远大于前者,耗能能力强,抗震性能好;提出型钢高强混凝土柱位移延性系数的计算公式,公式的计算结果与试验结果符合较好,可供工程设计应用参考。     

型钢高强混凝土柱抗剪性能的试验与分析

通过对20个混凝土抗压强度为65.3~84.9MPa的型钢高强混凝土柱在轴力和水平荷载共同作用下的试验,对型钢高强混凝土柱的抗剪性能进行研究。试验主要考虑剪跨比、轴压比、配箍率和混凝土强度4个参数对构件抗剪性能的影响。由试验得到水平荷载下型钢高强混凝土柱的破坏形态,对剪跨比、轴压比、配箍率和混凝土强度对构件抗剪承载能力的影响进行分析,提出型钢高强混凝土柱抗剪承载能力的计算公式,该公式与我国现行混凝土结构设计规范中的斜截面承载能力计算公式相衔接,且计算结果偏于安全,可直接用于工程设计。     

预应力钢纤维高强轻质混凝土梁疲劳性能

轻质混凝土梁的抗疲劳性能对其在铁路桥梁结构上的应用十分重要。通过对3根60MPa预应力轻质高强与预应力钢纤维轻质高强混凝土T形梁在静载和0．27～0．63应力水平下200多万次疲劳荷载下的受弯性能对比试验，研究了两者的承载力、开裂荷载、挠度以及截面中和轴位置等在疲劳过程中的变化规律。结果表明，预应力高强轻质混凝土梁本身抗疲劳性能较好，而掺加1％钢纤维又在一定程度上提高了这种梁的抗疲劳性能。     

高强箍筋高强混凝土梁受剪试验研究

设计了一套使钢筋混凝土梁剪切破坏稳定可控的刚性试验系统,利用该试验系统,完成了19根剪跨比为3的钢筋混凝土简支梁的剪切破坏试验,得到了荷载-挠度曲线。根据试验结果,分析了混凝土强度等级、箍筋的强度和倾角、纵筋配筋率和纵向分布钢筋等因素对试验梁破坏形态、剪切延性系数和受剪承载力的影响,并将受剪承载力试验值与我国混凝土结构设计规范和美国ACI规范计算值进行了对比。结果表明:对于剪跨比等于3的梁,适当配置腹筋,可以改善其延性性能;在高强混凝土梁中应用高强箍筋,可使两种材料的强度充分发挥,不仅增加了梁的剪切延性,而且提高了梁的受剪承载力;高强箍筋高强混凝土梁的受剪承载力仍可采用我国现行混凝土结构设计规范公式进行计算,但是对于高强混凝土无腹筋梁、纵筋配筋率低的梁和配有高强箍筋的普通强度混凝土梁安全度偏低。     

高强钢筋活性粉末混凝土梁变形性能试验研究

在研究剪跨比、配箍率、纵筋配筋率对试验梁抗剪性能影响规律的基础上,对8根高强钢筋活性粉末混凝土简支梁的变形性能进行了研究。结果表明:无腹筋活性粉末混凝土梁具有一定的变形性能,混凝土构件变形随剪跨比、纵筋配筋率的增大而增大;而对于有腹筋梁,高强钢筋活性粉末混凝土梁变形发展曲线基本相同。     

高强轻骨料混凝土梁抗剪承载力的试验分析与计算

通过集中荷载作用下的8根高强轻骨料混凝土简支梁的抗剪试验研究,分析了高强轻骨料混凝土梁的抗剪破坏形态和抗剪性能。结合国外大量砂轻混凝土简支梁抗剪试验结果的分析,提出了砂轻混凝土无腹筋梁斜向开裂荷载和抗剪极限荷载的计算公式,与试验结果符合较好。在此基础上,建议了砂轻混凝土无腹筋梁和有腹筋梁的简化抗剪计算公式。     

大直径高强钢绞线预应力混凝土梁受力性能

为探讨大直径高强钢绞线预应力混凝土梁的受力性能,进行了6根以直径17.8 mm的1860级钢绞线作为预应力钢筋和HRB400级钢筋作为非预应力钢筋的后张预应力混凝土梁在竖向荷载作用下的受力性能试验。对预应力混凝土梁中钢绞线和非预应力钢筋应力、混凝土应变以及短期最大裂缝宽度和跨中挠度等试验数据进行分析。结果表明:采用大直径高强钢绞线作为预应力钢筋的预应力混凝土梁工作性能良好,大直径高强钢绞线预应力混凝土梁受弯破坏形式和挠曲模式与普通预应力混凝土梁基本相同;试验梁跨中控制截面符合平截面假定,极限承载力可按照现行规范的正截面抗弯理论计算,按照现行规范计算的试验梁裂缝宽度和挠度与实测值吻合较好。     

预应力高强混凝土有腹筋T形截面梁抗剪承载力试验研究

对8根预应力高强混凝土和1根普通混凝土有腹筋T形截面简支梁的抗剪强度进行了试验研究。观察了有腹筋T形截面梁在不同参数变化下梁的斜向裂缝开裂特点和破坏形态;结合清华大学21根预应力高强混凝土(fcu=62.7~84.3MPa)无腹筋和有腹筋简支梁的试验研究,综合分析了混凝土强度、剪跨比、预应力度(预压比)、配箍率和纵筋配筋率对抗剪强度的影响及变化规律,通过对66根混凝土强度变化范围为fcu=25.5~84.3MPa的非预应力和预应力混凝土梁回归统计分析,提出了适合于上述混凝土强度范围内、在集中荷载作用下简支梁(T形或I字形截面)抗剪承载能力的建议公式。     

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。     

圆钢管超高强混凝土应力-应变关系研究

在40根圆钢管超高强混凝土短柱轴压试验研究的基础上,将钢管超高强混凝土视为一新型组合材料,建立其应力-应变关系曲线的理论特征参数(极限强度、平台强度以及峰值应变)计算方法.通过比较发现,现有钢管混凝土的相应计算公式不适用于圆钢管超高强混凝土.最后,推导建立了圆钢管超高强混凝土短柱轴压应力-应变关系的三段式曲线方程,并验证了该方程理论曲线与试验曲线吻合良好.     

火灾后钢骨超高强混凝土柱抗震性能的研究

从高温后钢材及混凝土力学性能、高强混凝土材料力学性能、火灾后的钢骨混凝土柱力学性能3个方面进行了论述,介绍了目前国内外钢骨超高强混凝土结构抗火研究的主要进展及成果。     

钢纤维高强混凝土与钢筋的粘结性能试验研究

通过126个尺寸为150mm立方体的钢纤维高强混凝土标准试件，进行了钢筋全长粘结的拔出试验，分别量测出光圆钢筋、变形钢筋与钢纤维高强混凝土的荷载与自由端的粘结滑移关系，研究了钢纤维体积率和钢纤维类型对钢纤维高强混凝土粘结性能的影响。根据现行《钢纤维混凝上试验方法》进行的试验结果表明，钢纤维的加入对光圆钢筋与高强混凝土的极限粘结强度无显著影响；对变形钢筋与高强混凝土的极限粘结强度有一定影响，但缺乏明显的规律性。通过对试件破坏形态及试验结果的分析得出结论，现行《钢纤维混凝土试验方法》有关粘结性能的试验方法不适用于高强混凝土及钢纤维高强混凝土。     

钢筋钢纤维高强混凝土板冲切承载力

通过对6块尺寸为1 800 mm×1 800 mm×150 mm钢纤维高强混凝土板的冲切试验,研究混凝土强度等级和钢纤维体积率对板冲切极限承载力的影响。结果表明:钢纤维高强混凝土板冲切破坏之前的变形主要是弯曲变形,钢纤维的掺入提高了钢筋混凝土板的冲切承载力。在试验结果的基础上,运用统一强度理论和塑性极限分析方法,建立钢筋钢纤维高强混凝土板冲切极限承载力的计算公式。     

兰州奥体中心劲性柱抗震性能的试验研究

兰州奥体中心体育场及三馆工程大量使用了高强混凝土劲性柱,开展了十六榀高强混凝土劲性柱的低周往复加载试验,掌握诸试件的裂缝开展模式及破坏形态,得到了劲性柱的恢复力特性曲线.以延性系数和等效粘滞阻尼系数定量表征高强混凝土劲性柱的变形能力和滞回耗能能力,研究了轴压比、含钢率、混凝土强度及剪跨比等因素对试件抗震性能的影响规律,...     

型钢高强混凝土柱抗剪承载力RBF神经网络预测方法及参数分析

在已有文献有关试验的基础上,引入径向基(RBF)网络理论,提出了型钢高强混凝土柱抗剪承载力RBF神经网络预测方法.以混凝土强度等级、剪跨比、轴压比和配箍率为输入参数,混凝土柱的抗剪承载力为输出参数,建立精确RBF神经网络模型,以多组不同试验数据分别作为训练样本和检验样本,对网络进行训练和检验,并把仿真结果与采用非线性最小二乘法拟合公式的计算结果进行了比较.在文中所提方法的基础上,对型钢高强混凝土的抗剪承载力进行的参数分析结果表明,用训练成熟的RBF网络进行仿真,避免了诸多人为因素的影响,大大提高了结果的精度,使计算更加准确、高效.参数分析还表明,型钢高强混凝土柱的抗剪承载力随着混凝土强度、轴压比和配箍率的增大而增大,但随着剪跨比的增大而减小,并且剪跨比对柱的抗剪能力的影响最大,轴压比、混凝土的强度和配箍率则趋于同等重要影响程度.     

型钢高强混凝土的应用和发展

随着现代社会的高速发展,高层建筑不断增加,各种复杂的建筑结构和异性结构也日益增多,重载、大跨、高耸是现代建筑的发展趋势,因此框架柱承受的轴向荷载也越来越大。型钢高强混凝土结构是一种新型的结构形式,它将型钢和混凝土结构有机地结合在一起,两者"优势互补",结构构件的延性(塑性变形能力)将会得到显著改善,建筑结构的整体抗震性能(抵抗地震的能力)也将得到明显提高。同时,该结构体系的正确选用,既可减轻建筑结构自身重量,还可节约钢材用量,社会效益、环境效益、经济效益等综合效益将得以凸显。因此型钢和高强混凝土的结合相得益彰,堪称完美,该结构体系必将有着更加广泛的应用和发展前景。