装配预制梁承载力试验研究

为研究企口现浇装配预制梁正截面抗弯及斜截面抗剪性能,制作4根装配预制梁与2根整浇对比梁进行抗弯、抗剪承载力试验。分析装配梁企口形式、位置的不同对其承载力、裂缝开展情况、破坏过程、挠度曲线、钢筋及混凝土应变规律的影响。试验表明:裂缝在装配梁企口处发展较快,企口截面刚度有所降低,装配梁的破坏过程和变形能力与整浇梁相似,开裂荷载和极限荷载与整浇梁基本相同。     

栓钉连接对预制UHPC-现浇普通混凝土抗剪性能影响

为研究栓钉连接件对预制UHPC-现浇普通混凝土组合试件界面抗剪性能的影响,文中对光滑界面和不同栓钉连接件长度界面的组合试件进行双面剪切试验,记录加载过程中的剪切荷载与界面滑移,通过剪切荷载-滑移曲线分析栓钉连接件长度对组合试件抗剪性能的影响。研究结果表明,栓钉连接件显著提高预制UHPC-现浇普通混凝土组合试件界面抗剪强度。其中20mm栓钉露出长度界面的组合试件界面抗剪强度与抗剪刚度均最大,抗剪强度达到光滑界面的4.16倍。栓钉连接件组合试件表现为延性破坏。随着界面栓钉露出长度的增加,组合试件的界面抗剪强度与刚度均先上升再下降。为使用UHPC免拆模板进行界面处理提供参考。     

肋形混凝土永久梁模板叠合梁抗弯性能试验研究

为研究预制肋形混凝土永久梁模板叠合梁抗弯性能,设计制作了使用预制肋形混凝土永久梁模板叠合梁和同规格、混凝土级别、配筋的整浇梁进行抗弯试验,结果表明,预制肋形混凝土永久梁模板与新浇混凝土结合良好,整体性满足要求;叠合梁抗弯承载能力高于整浇梁,平均开裂荷载提高28.5%,平均屈服荷载提高17.6%,平均极限荷载提高16.3%;变形(挠度)小于整浇梁,裂缝比整浇梁推迟且细而密,可为该种模板的设计使用提供依据。     

配筋超高性能混凝土梁抗弯性能有限元分析

基于ABAQUS有限元软件,采用混凝土塑性损伤（CDP）模型模拟了超高性能混凝土（UHPC）的本构关系,使用三维实体单元和桁架单元模拟了UHPC和纵筋之间的接触关系,研究了配筋率、截面有效高度与截面高度比值和UHPC抗拉强度对UHPC梁抗弯性能的影响。结果表明：随着配筋率的提高和截面有效高度与截面高度比值的增大,UHPC梁的屈服荷载、峰值荷载以及对应的挠度均明显提高;随着UHPC抗拉强度的增大,UHPC梁的峰值荷载和屈服荷载增大,但峰值荷载和屈服荷载对应的挠度减小。     

界面处理对预制UHPC与现浇NC界面抗剪性能的影响

对未处理和经喷砂、凿毛、切槽界面处理后的预制超高性能混凝土（UHPC）与现浇普通混凝土（NC）组合试件进行双面剪切试验，记录加载过程中的剪切荷载与界面滑移，通过剪切荷载-界面滑移曲线分析不同界面处理方式对组合试件抗剪性能的影响.结果表明：界面处理显著提高了预制UHPC与现浇NC组合试件的界面抗剪性能；不同界面处理方式下组合试件的破坏模式主要分为3种；采用边长18 mm正方形钢丝网格凿毛处理的组合试件界面抗剪强度与抗剪刚度均最大，其界面抗剪强度为未处理界面试件的4.69倍；凿毛与切槽处理使组合试件拥有较好的界面抗剪性能，表现为延性破坏；界面粗糙度相近但界面处理方式不同的组合试件抗剪性能表现出明显差异；各组试件界面抗剪强度与抗剪刚度变化趋势大致相同.     

U型UHPC与再生混凝土组合梁受弯性能分析

采用预制工艺,在再生混凝土(RAC)外围复合超高性能混凝土(UHPC),形成U型UHPC与RAC组合截面梁,提升力学性能。以U型UHPC及配筋率为变量,设计了U型UHPC-RAC组合梁。通过四分点抗弯性能试验,分析了裂缝形态和破坏机理,UHPC与钢筋应变和荷载-位移曲线。结果表明：U型UHPC与RAC形成的组合截面配筋梁,弯曲裂缝宽度小,分布均匀且间距小,最终形成1～2条宽度最大的主裂缝,为延性破坏;U型UHPC薄壁可显著提高开裂荷载,增幅约72.1%,而配筋率将屈服荷载和极限荷载分别增加25.4%和35.7%,改善了再生混凝土梁的初始刚度、延性和耗能性能;组合截面内RAC、UHPC与钢筋协同受力,应变线性变化,符合平截面假定;按照叠加原理,简化应力分布曲线,建立了U型UHPC-RAC组合梁的受弯承载力计算公式,计算结果与试验值吻合较好。     

T形截面部分包覆钢-混凝土组合梁抗弯刚度及承载力试验研究

研究T形截面部分包覆钢-混凝土组合梁(简称PEC梁)的抗弯刚度及承载力,对两根T形截面PEC梁进行静力加载试验。试验结果表明:竖向荷载作用下T形截面PEC梁具有良好的延性和变形能力,达到极限荷载时,型钢受拉翼缘和腹部纵向受拉钢筋均进入屈服状态,型钢受压翼缘未发生局部屈曲。腹部混凝土与钢梁间的滑移量较小,可忽略不计。在试验的基础上,推荐准确实用的T形截面PEC梁抗弯刚度及承载力计算公式。     

钢筋超高性能混凝土梁受剪性能细观分析

为了研究钢筋超高性能混凝土(UHPC)梁的受剪破坏机理，对8根UHPC梁进行了受剪性能试验，设计变量包括钢纤维掺量、剪跨比、纵筋配筋率和箍筋间距。结果表明：钢纤维桥接作用能够显著提高UHPC梁受剪承载力，限制裂缝发展，减小裂缝间距；随着剪跨比增大，受剪承载力减小但变形能力增强；随着配箍率增大，受剪承载力提高，且增设箍筋能够显著改善UHPC梁峰值荷载后的受剪性能，减小斜裂缝宽度和长度；掺入钢纤维和增设箍筋均能够减小斜向变形(垂直于支座与加载点连线方向的混凝土变形),提高UHPC梁开裂后刚度。结合UHPC梁剪切受力特点，分别确定了临界剪切裂缝界面钢纤维、纵筋销栓作用、剪压区混凝土和箍筋等对受剪承载力的贡献，建立了UHPC梁细观多参数受剪承载力计算式。采用该计算式与5种常用计算式对收集的102根UHPC梁受剪承载力进行预测，发现采用细观多参数受剪承载力计算式的预测值与试验结果吻合较好，进而分析了常用设计参数对受剪承载力的影响规律，发现当剪跨比增大时，剪压区混凝土的受剪承载力会显著减小；纵筋销栓作用和临界剪切裂缝界面钢纤维的受剪承载力均随纤维特征值的增大而提高。     

火山渣混凝土梁受火后抗弯承载力可靠度分析

为了研究火山渣混凝土梁受火后抗弯承载力可靠度变化规律,提出基于改进截面法的钢筋混凝土梁受火后抗弯承载力计算方法。对火山渣混凝土受火后力学性能进行了试验测定,应用ABAQUS对钢筋混凝土梁受火后温度场分布进行数值模拟,应用蒙特卡洛方法进行可靠度分析。计算结果表明,随着荷载效应比和受火时间的增加、混凝土保护层厚度的降低,受火后钢筋混凝土梁的抗弯承载力可靠度明显下降,且火山渣混凝土梁受火后抗弯承载力可靠度高于普通混凝土梁。分析结果为火山渣混凝土梁受火后的力学性能研究提供参考。     

煤矸石基地质聚合物混凝土梁高温性能研究

首先制备干粉激发煤矸石基地质聚合物混凝土，基于此，采用有限元方法研究了煤矸石基地质聚合物混凝土梁的高温特性。建立了不同截面尺寸煤矸石基地质聚合物梁的有限元模型，研究了地质聚合物混凝土梁不同高温作用下的温度分布和变形；在不同高温工况下，研究了不同混凝土保护层厚度对地质聚合物混凝土梁的开裂荷载和极限荷载变化的影响规律；揭示了煤矸石基地质聚合物混凝土梁在高温时的变形、承载能力等特性的变化规律。研究表明：高温下混凝土梁底层和侧面的保护层厚度对内部钢筋的升温均有影响；温度升高，梁跨中的挠度增大，且增大截面尺寸可以有效降低高温时梁构件的变形。混凝土保护层厚度对梁的开裂荷载和极限荷载均有影响，增大保护层厚度对于提高高温后梁的承载力的作用是积极的，地质聚合物混凝土梁的截面尺寸越大，高温下梁的开裂荷载和极限荷载越大。     

UHPC-T梁抗弯性能试验研究与理论计算

为研究配筋率和预应力对超高性能混凝土T梁(UHPC-T梁)抗弯性能的影响,设计并制作了4根UHPC-T梁与1根普通混凝土T梁,采用三等分点抗弯试验研究了T梁加载破坏的全过程特征,并采用理论公式计算了T梁的开裂弯矩和极限弯矩等关键性能参数。结果表明:配筋率对UHPC-T梁开裂荷载的影响不大; 相同配筋率下,预应力UHPC-T梁的极限承载力约为UHPC-T梁的1.4倍,UHPC-T梁的极限承载力约为普通混凝土T梁的2倍,表明预应力和UHPC均可明显提升T梁的极限承载能力; 与普通混凝土T梁相比,UHPC-T梁裂缝细而密,加载初期最大裂缝宽度发展较慢,裂缝宽度及其数量明显减少; 与UHPC-T梁相比,预应力UHPC-T梁能有效抑制裂缝的生成与发展,表明预应力和UHPC能改善T梁的抗裂性能; 各试验梁跨中正截面混凝土应变与荷载基本呈正比例关系,表明平截面假定同样适用于预应力UHPC-T梁与UHPC-T梁; T梁的理论开裂弯矩和极限弯矩均与相应的试验结果吻合较好,且两者之间的相对误差小于20%,满足工程设计要求。     

不同尺寸对TRC永久性模板叠合钢筋混凝土梁弯曲性能影响研究

为推动TRC永久性模板叠合钢筋混凝土梁在实际大型工程中的应用,对3种不同尺寸（截面高度分别为240、300 mm和400 mm）的TRC永久性模板叠合钢筋混凝土梁进行受弯性能试验研究,分析截面高度和模板形状对相同配筋率、配网率、截面长宽比的TRC模板叠合梁受弯性能的影响。试验结果表明：U形TRC模板叠合梁与无模板的普通钢筋混凝土梁受弯性能受尺寸影响较小,单板型TRC模板叠合试件工作性能受尺寸影响较大,主要表现为TRC模板与后浇混凝土界面随尺寸的变大而剥离。不同尺寸的U形模板叠合梁与无模板梁的名义弯矩、等效挠度、延性系数的尺寸效应不明显,但塑性铰转角存在明显的尺寸效应,当截面高度由300 mm增大至400 mm时,无模板梁、单板型模板叠合梁和U型模板叠合梁塑性铰转角增幅分别为2 200%、167%和1 200%。不同类型梁的弯曲强度尺寸效应表现出差异性,其中无模板试件与U形模板叠合梁的弯曲强度尺寸效应不明显,但单板型模板叠合梁的弯曲强度受尺寸变化的影响,截面高度由240 mm增至300 mm时,弯曲强度提高了13.17%。     

钢板-超高性能混凝土梁有限元分析研究

为了研究钢板-超高性能混凝土(UHPC)组合梁的抗弯性能,在钢板-UHPC-T组合梁方案下,以钢板厚度、钢板强度等级、UHPC抗拉强度和UHPC极限拉应变为参数,利用ABAQUS软件进行了有限元分析。结果表明:钢板厚度和钢板强度等级的改变对组合梁抗弯承载力的提高作用较为明显;UHPC抗拉强度的提高可以适当提高开裂荷载;UHPC极限拉应变的增加可适当提高梁体的延性。     

铝合金筋加固混凝土梁界面黏结性能与剥离承载力研究

通过试验研究与有限元模拟计算,分析了铝合金筋嵌入式加固混凝土梁的破坏模式和承载能力,对比了不同的剥离承载力计算模型,获得了铝合金筋应力和应变以及界面黏结应力沿梁跨度方向的分布曲线,推导出界面黏结-滑移关系和剥离承载力计算公式.结果 表明:铝合金筋加固混凝土梁界面剥离破坏模式分为界面剥离破坏和混凝土保护层剥离破坏,混凝土...     

无腹筋锈蚀钢筋混凝土深梁承载力分析

锈蚀钢筋混凝土深梁的承载力不仅与纵向钢筋的截面损失有关,而且和钢筋与混凝土之间的粘结强度的降低,混凝土保护层中出现的纵向锈胀裂缝有关,本文先考虑了由于钢筋的截面损失引起的钢筋混凝土深梁的抗弯承载力的降低;再在梁-拱共同作用抵抗剪力的机制上,计算了无腹筋锈蚀钢筋混凝土深梁的抗剪承载力,进而提出了无腹筋锈蚀钢筋混凝土深梁的承载力计算公式。     

织物增强混凝土薄板加固钢筋混凝土梁的二次受弯性能试验研究

为研究织物增强混凝土(TRC)薄板加固钢筋混凝土(RC)梁二次受荷的力学性能,以1根对比梁和5根以初始应力为变化参数的加固梁作为研究对象,进行基于磷酸钾镁水泥(MPC)界面剂粘贴TRC预制薄板加固RC梁的正截面抗弯强度试验研究,并分析其对加固梁的力学性能、破坏特征及裂缝开展情况的影响。结果表明:TRC薄板与RC梁有着较好的界面黏结性能;TRC薄板的应变滞后现象随着梁初始应力的提高而愈加明显,RC梁的极限荷载和截面刚度也随之减小;TRC薄板能改善RC梁裂缝形式,破坏时薄板裂缝呈现"细而密"的特点;对于损伤程度较小的RC梁,其加固效果较好;临近钢筋屈服的RC梁即使卸载加固,其承载力亦提高有限。     

Experimental study on flexural behavior of ECC/RC composite beams with U-shaped ECC permanent formwork

To enhance the durability of a reinforced concrete structure, engineered cementitious composite (ECC), which exhibits high tensile ductility and good crack control ability, is considered a promising alternative to conventional concrete. However, broad application of ECC is hindered by its high cost. This paper presents a new means to address this issue by introducing a composite beam with a U-shaped ECC permanent formwork and infill concrete. The flexural performance of the ECC/RC composite beam has been investigated experimentally with eight specimens. According to the test results, the failure of a composite beam with a U-shaped ECC formwork is initiated by the crushing of compressive concrete rather than debonding, even if the surface between the ECC and the concrete is smooth as-finished. Under the same reinforcement configurations, ECC/RC composite beams exhibit increases in flexural performance in terms of ductility, load-carrying capacity, and damage tolerance compared with the counterpart ordinary RC beam. Furthermore, a theoretical model based on the strip method is proposed to predict the moment-curvature responses of ECC/RC composite beams, and a simplified method based on the equivalent rectangular stress distribution approach has also evolved. The theoretical results are found to be in good agreement with the test data.     

钢筋模板一体化剪力墙受弯性能试验研究

为提高装配式建筑施工速度,减少施工工序,提出了一种装配式建筑结构体系——钢筋模板一体化剪力墙结构体系,其两侧采用20mm厚高性能纤维砂浆板作为模板,钢筋骨架配置于中部空腔内,具有自重轻、易于运输、安装等特点。通过对4个剪力墙开展拟静力试验,研究了剪力墙的受力性能和连接界面的性能。研究结果表明：一体化剪力墙的受弯承载力、刚度和延性与钢筋混凝土剪力墙基本相当,能够满足“等同现浇”的设计要求;模板与混凝土整体性良好,剪力墙屈服时模板与混凝土保持整体,破坏(加载点位移角θ>1/60)时模板未发生剥离,模板与后浇混凝土保持共同受力;连接件间距为400mm、预制模板内侧自然成型的一体化剪力墙的模板构造满足受力要求。模板拉毛处理和连接件的加密具有延缓结合面开裂的作用,对剪力墙的承载力、刚度、延性等基本无影响。     

具有端部约束的碳纤维布加固混凝土梁耐火性能试验研究

在ISO834标准升温条件下,开展了具有端部约束的7根碳纤维布加固混凝土梁和1根未加固混凝土梁的耐火性能试验,考察了梁端轴向和转动约束、防火涂料厚度、荷载比等参数对约束梁高温变形及内力的影响。试验结果表明:约束梁的轴向变形最大值随轴向约束刚度比和防火涂料厚度增大而减小,附加轴力最大值随轴向约束刚度比增加或防火涂料厚度减小而增大,梁端附加弯矩最大值随防火涂料厚度减小而增大,但防火涂料厚度在10~20mm范围内变化时影响幅度有限;降温后约束梁的附加轴力仅少量恢复,梁端附加弯矩却较大幅度回落;与非加固梁相比,加固梁的梁端附加弯矩最大值不仅数值更小,而且出现时刻明显偏晚。     

GFRP型材-混凝土组合梁受弯性能试验

为了研究玻璃纤维增强复合材料(GFRP)型材-混凝土组合梁在静载作用下的受弯性能,将GFRP工字型材的上翼缘埋于混凝土板内,完成了8根GFRP型材-混凝土组合梁三分点加载受弯性能试验,得到了其破坏形态、荷载-跨中挠度曲线、荷载-应变曲线以及荷载-滑移曲线,分析了界面连接方式及型材厚度对组合梁受弯破坏机理、正截面受弯承载力及延性的影响。通过比较分析组合梁截面应变、跨中挠度、界面相对滑移的变化规律,验证了将GFRP工字型材的上翼缘置于混凝土板内作为剪力键的可行性。结果表明:接触面喷砂和GFRP型材上翼缘设置螺栓的界面连接方式可以显著降低GFRP型材与混凝土板界面间的滑移,从而提高组合梁的整体工作性能; GFRP型材厚度对试件的承载力影响不明显,但是型材厚度提高48%,其挠度降低20%左右; 所得结论可为该组合梁的理论分析与实际工程应用提供参考。