钢筋桁架发泡混凝土复合板受弯性能试验研究

结合当前国内外装配式住宅楼板体系的发展趋势,提出一种新型的钢筋桁架发泡混凝土复合板结构。为研究钢筋桁架发泡混凝土复合板的受弯性能,进行了3个复合板试件受弯试验。分析了各试件的破坏特征、荷载与应变、挠度关系以及开裂荷载、屈服荷载、极限荷载。研究表明,钢筋桁架发泡混凝土复合板呈现典型的受弯构件受力特征,其钢筋桁架能有效约束混凝土板裂缝的开展,提高混凝土板的后期刚度。通过理论推导,得出了钢筋桁架发泡混凝土复合板开裂弯矩、极限弯矩、挠度以及裂缝宽度计算公式,计算结果与试验值相对误差较小。     

钢筋再生混凝土楼板的承载性能试验研究

为了研究钢筋再生混凝土楼板的力学性能,共设计了6个试件,其中3个单向板和3个双向板,主要以再生粗骨料取代率为变化参数,取代率分别为0%,50%,100%。通过对两类楼板进行抗弯试验,观察试件的破坏形态、获取了试件受力的全过程曲线、跨中挠度发展情况及构件的极限承载力等重要数据,并分析再生粗骨料取代率对单向板和双向板的影响,利用相关规范的计算方法对再生混凝土楼板承载能力进行计算,并与试验实测结果进行对比。试验结果表明:不同骨料取代率的楼板破坏形态相似;在混凝土出现裂缝前,随着荷载的增加,楼板的挠度基本呈线性增大;当混凝土开裂后,钢筋再生混凝土楼板的挠度增大有突变;钢筋再生混凝土单向板的刚度比钢筋普通混凝土单向板好,双向板则相反;钢筋再生混凝土楼板与钢筋普通混凝土楼板相比,两者开裂荷载较为接近,但钢筋再生混凝土楼板有极限承载力高的优点。研究结果可为钢筋再生混凝土板构件的进一步研究和推广应用提供参考。     

静载与钢筋锈蚀共同作用对再生混凝土梁受弯性能影响

为研究静载与钢筋锈蚀共同作用下再生混凝土梁的受弯性能,考虑3种再生粗骨料取代率（0、50%、100%）及4种静载水平（0、0.2Mu1、0.4Mu1、0.6Mu1,Mu1为对比梁的受弯承载力）的组合,共设计了9根再生混凝土梁进行加速锈蚀试验与静力加载试验。试验结果表明：当再生粗骨料取代率由0%增加到100%时,纵向受拉钢筋最大质量损失率与平均质量损失率分别增大了12.1%和9.5%;对于再生粗骨料取代率为50%的锈蚀梁,当静载水平由0增加到0.6Mu1时,纵向受拉钢筋最大质量损失率与平均质量损失率分别增大了43.5%和60.6%,加载破坏时梁受拉裂缝数量减少了21.4%,梁底面受拉裂缝平均间距增大了29.8%,梁屈服荷载与极限荷载分别降低了13.8%和10.4%,屈服挠度与极限挠度分别降低了17.0%和21.2%;当纵向受拉钢筋质量损失率低于7%时,其与周围再生混凝土之间能保持有效黏结,锈蚀再生混凝土梁加载时发生弯曲破坏;锈蚀再生混凝土梁的承载力随再生粗骨料取代率的增加而降低,而跨中挠度随再生粗骨料取代率的增加而增大,但总体上变化幅度不大;正常使用荷载范围内,平截面假定适用于未锈蚀与锈蚀再生混凝土梁。     

再生粗骨料混凝土梁受弯计算适用性研究

通过对6根不同配筋率、不同再生粗骨料取代率的混凝土简支梁的受弯试验,分析了再生粗骨料混凝土受弯构件的正截面受力、构件的变形性能和破坏特征。根据《混凝土结构设计规范》(GB50010—2002)提出的普通混凝土梁的受弯性能计算公式,验算了再生混凝土梁的开裂弯矩、极限弯矩、挠度和最大裂缝宽度。验算结果表明,用普通混凝土梁的计算公式计算再生混凝土梁的开裂弯矩和极限弯矩是可行的;而最大裂缝宽度计算结果略小于实测值,且变异系数较大;挠度的计算值小于实测值近20%。     

CFRP加固钢筋再生混凝土梁的弯曲性能研究

为研究再生混凝土梁的弯曲性能,进行了钢筋再生混凝土梁及其经CFRP加固后的受弯性能试验研究,分析了再生粗骨料取代率和CFRP加固层数对再生混凝土梁受力性能的影响,比较了钢筋再生混凝土梁加固前后的挠度和裂缝扩展情况。试验结果表明：再生混凝土梁的变形能力和受弯承载力较普通混凝土梁没有明显降低,但其刚度和延性均有所降低,可通过CFRP加固提高其刚度和极限荷载,但不能改善其变形能力; CFRP加固层数对钢筋再生混凝土梁的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载影响较大,其中极限荷载受加固层数影响最大。通过理论计算和有限元分析,建立了钢筋再生混凝土梁及其经CFRP加固后的受弯承载力计算式,理论计算结果与钢筋再生混凝土梁的试验结果符合较好。研究成果可为再生混凝土梁的工程应用提供参考依据。     

再生混凝土叠合板受弯力学性能试验

设计了3块再生混凝土叠合板,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,叠合面采用人工粗糙面.另外设计了1块整浇板,全部采用100％再生粗骨料取代率的再生混凝土,以进行对比试验.通过受弯性能试验,得到了挠度和裂缝发展规律以及破坏特征.试验结果表明,再生混凝土叠合板的受弯力学性能和普通混凝土板受弯性能接近,其极限承载力可采用普通混凝土叠合板的计算方法进行计算.当配筋率不低于1％时,采用再生混凝土的弹性模量,按现有规范短期刚度公式计算的挠度乘以0.9的修正系数后仍适用于再生混凝土叠合板.     

再生混凝土梁受弯性能试验研究

对再生混凝土梁进行受弯性能试验后发现,当再生粗骨料(RCA)取代率(质量分数)为40%,70%和100%时,再生混凝土梁极限承载力较普通混凝土梁分别降低了1.5%,4.1%和10.6%;随着再生粗骨料取代率的增加,再生混凝土梁下部根状裂缝数目增多、间距减小.研究表明:平截面假定适用于再生混凝土梁,再生混凝土梁的破坏形态及承载力-挠度曲线与普通混凝土梁相似;现行规范中开裂弯矩公式、极限承载力公式和挠度计算公式不适用于再生混凝土梁,建议将挠度计算值乘以1.3,开裂弯矩和极限承载力计算值乘以与再生粗骨料取代率相关的修正系数.     

再生混凝土梁长期加载与卸载后受弯性能试验研究

为了研究再生混凝土梁长期受弯性能,针对3个不同再生粗骨料取代率(0%、50%和100%)的再生混凝土梁进行了3 045 d的长期加载以及长期荷载卸载后的受弯性能试验,并将再生混凝土梁在不同阶段的裂缝及变形发展规律与普通混凝土梁进行了对比分析。结果表明:与普通混凝土梁相比,再生混凝土梁裂缝分布具有间距较大、次生裂缝数量较多的特点;再生混凝土梁长期变形具有后延性,在长期荷载卸载后表现出更多的变形恢复特征;卸载后受弯试验过程中,再生混凝土梁钢筋屈服荷载和极限荷载值与普通混凝土梁相比均降低;提出了长期荷载移除后再生混凝土梁二次加载受弯承载力计算公式,建议实际工程的二次受弯承载力折减系数取值为0.85。     

冻融循环后再生粗骨料混凝土梁受弯性能试验研究

为了研究冻融循环对再生粗骨料混凝土梁受弯性能的影响,首先通过冻融循环试验研究不同冻融循环次数对再生粗骨料混凝土质量损失率、立方体抗压强度和相对动态弹性模量的影响;然后对经历不同冻融循环次数（0、25、50、75）的再生粗骨料混凝土梁进行受弯性能试验,研究了试件的破坏形态、开裂荷载和极限荷载、混凝土和钢筋应变、跨中挠度等。结果表明：冻融循环次数由0增加到25次时,再生混凝土的质量呈增加趋势,冻融循环超过25次后,再生混凝土的质量呈不断减小的趋势;抗压强度和相对动态弹性模量随着冻融循环次数的增加而减小;再生混凝土梁的开裂荷载和极限荷载随冻融循环次数的增加而减小;再生混凝土梁的极限挠度随冻融循环次数的增加呈现出不断减小的趋势。     

预应力混凝土钢桁架叠合板受弯性能试验与理论研究

通过在预应力混凝土平板上增设钢桁架方式,提出一种预应力混凝土钢桁架叠合板,解决了现阶段其他类型叠合板用预制底板存在开裂荷载较低、临时支撑密集等问题。为研究不同桁架类型对预制底板及叠合板受弯性能的影响,对6块预制底板试件和4块叠合板试件开展了静力加载试验,得到其破坏特征、开裂荷载、挠度曲线及应变分布等。试验结果表明：钢桁架能够显著提高底板的开裂荷载,其中钢管桁架底板试件的开裂荷载最高,达到平板试件的194%以上,适用跨度最大达到9m;不同桁架类型底板试件的破坏模式存在一定差异,钢板桁架、钢管桁架和钢筋桁架预制底板的破坏特征分别为钢板屈曲、焊缝断裂及钢筋弯曲;钢桁架能显著增强底板及叠合层混凝土的整体受力及协同工作性能;桁架类型对叠合板的受弯性能影响较小,不同桁架类型叠合板的开裂荷载均相同,开裂挠度差异在10%以内。基于试验结果,建立了底板上弦失稳弯矩计算公式,并提出预制底板失效弯矩应取开裂弯矩与上弦失稳弯矩的较小值,计算值与试验值吻合较好。     

再生粗骨料混凝土梁抗弯性能试验研究

通过对3根相同配筋率、相同混凝土抗压强度、不同再生粗骨料取代率的再生混凝土简支梁的抗弯试验,探讨了再生混凝土受弯构件正截面受力变形性能和破坏特征。试验结果表明:再生混凝土梁正截面在受力过程中,仍具有弹性、开裂、屈服和极限4个明显特征;正截面平均应变服从平截面假定;相同条件下,再生混凝土梁的开裂弯矩和极限抗弯承载能力接近于普通混凝土受弯构件,抗弯刚度小于普通混凝土受弯构件。最后,本文根据现行《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)提出的普通混凝土梁的计算公式,验算了再生混凝土梁的开裂弯矩、极限弯矩、挠度和最大裂缝宽度。初步验算结果表明,除极限弯矩计算公式外,普通混凝土梁的开裂弯矩、挠度和最大裂缝宽度计算公式均不再适用于再生混凝土梁。     

无粘结预应力再生粗骨料混凝土梁力学性能

设计制作了5根不同粗骨料替换率的无粘结预应力再生粗骨料混凝土试验梁,并采用两点加载对其进行正截面受弯性能试验,研究了无粘结预应力再生粗骨料混凝土的梁破坏形态、承载力、裂缝宽度及跨中挠度等力学性能。基于试验数据建立了与《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）相协调的无粘结预应力再生粗骨料混凝土梁预应力钢筋应力增量计算公式,提出了无粘结预应力再生粗骨料混凝土梁的最大裂缝宽度及刚度的设计建议。结果表明:再生粗骨料替换率对无粘结预应力再生粗骨料混凝土梁的破坏形态、裂缝宽度、跨中挠度影响不大;达到承载力极限状态时无粘结预应力再生粗骨料混凝土梁的无粘结预应力钢筋应力增量比无粘结预应力混凝土梁的无粘结预应力钢筋应力增量大,但再生粗骨料替换率对应力增量的影响不显著。     

钢筋桁架纤维水泥叠合板受弯性能试验研究

为研究新型钢筋桁架纤维水泥叠合板的受弯性能,对3块不同参数的叠合板试件进行静力加载试验,研究了施工阶段叠合板骨架体系的受力及变形特征,分析了使用阶段不同配筋形式试件的破坏形态、荷载-应变关系、承载力以及挠度变化。试验结果表明,施工阶段叠合板骨架自身刚度良好,可免设或少设临时支撑;使用阶段横向分布筋能够约束混凝土裂缝发展及叠合面粘结滑移,使纤维水泥板和混凝土板共同受力,提高了构件开裂、屈服及极限荷载;纤维水泥板在各阶段能有效承担和传递荷载,提高楼板整体刚度和承载能力;拼缝截面作为钢筋屈曲和混凝土最先开裂的薄弱处,应设置附加钢筋等构造措施。     

考虑钢筋锈蚀的纳米SiO2强化再生骨料混凝土梁受力性能研究

采用纳米强化再生骨料表面的措施来改善再生骨料性能,分别考虑强化液中纳米SiO₂掺量、再生粗骨料取代率的影响,设计制作了1根普通混凝土基准梁和8根再生骨料混凝土矩形截面梁,采用内置近距离小阴极的方法对梁内受力钢筋进行通电非均匀加速锈蚀,待受拉主筋锈蚀到一定程度后进行四点受弯加载,对加载过程中的裂缝开展情况、荷载-挠度曲线以及极限承载力进行了记录及分析。考虑钢筋锈蚀率及再生骨料取代率等因素的影响,对锈胀开裂之后的再生骨料混凝土梁的承载力计算公式进行了修正,得出了可用于设计的受弯承载力计算公式。结果表明:相同锈蚀程度下,强化再生骨料混凝土梁的抗弯承载力比天然骨料混凝土有所降低,其中25%再生骨料取代率时承载性能退化较多,抗弯承载力下降19.3%; 混凝土裂缝开展趋势较为一致,最大裂缝宽度随钢筋锈蚀程度增加而增大,随纳米SiO₂掺量增加先减小后增大; 近距离小阴极通电可实现混凝土内钢筋的加速非均匀锈蚀; 所提出的方法及获得的结论有助于推动再生骨料混凝土在沿海等不利环境中的应用。     

非连续级配再生粗骨料自密实混凝土梁受力性能试验研究北大核心CSCD

为了研究非连续级配自密实再生混凝土梁的受力性能,设计并制作了6根非连续级配自密实再生混凝土梁试件,并对其进行静力单调加载试验,观察不同再生骨料取代率下不同强度非连续级配自密实再生混凝土梁的破坏过程及破坏形态,绘制出荷载-变形、荷载-应变等关系曲线,分析了再生粗骨料取代率对试件极限承载力的影响;采用规范公式计算试件极限承载力和刚度并与试验值进行对比分析。结果表明:非连续级配自密实再生混凝土梁与普通混凝土梁的破坏过程和形态相似;再生粗骨料取代率对于最终跨中挠度的大小并没有明显的影响;混凝土规范方法可适用于非连续级配自密实再生混凝土梁的极限承载力及短期刚度计算。     

非连续级配再生粗骨料自密实混凝土梁受力性能试验研究

为了研究非连续级配自密实再生混凝土梁的受力性能,设计并制作了6根非连续级配自密实再生混凝土梁试件,并对其进行静力单调加载试验,观察不同再生骨料取代率下不同强度非连续级配自密实再生混凝土梁的破坏过程及破坏形态,绘制出荷载-变形、荷载-应变等关系曲线,分析了再生粗骨料取代率对试件极限承载力的影响;采用规范公式计算试件极限承载力和刚度并与试验值进行对比分析。结果表明:非连续级配自密实再生混凝土梁与普通混凝土梁的破坏过程和形态相似;再生粗骨料取代率对于最终跨中挠度的大小并没有明显的影响;混凝土规范方法可适用于非连续级配自密实再生混凝土梁的极限承载力及短期刚度计算。     

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。     

钢筋高强再生混凝土足尺梁长期荷载作用下变形性能试验研究

为研究钢筋高强再生混凝土梁长期荷载下的变形性能,进行了6根足尺梁试件变形性能试验研究。梁截面尺寸为200mm×300mm,长3300mm,净跨3000mm;各梁配筋相同,纵筋配筋率1.13%,体积配箍率0.54%,纵筋净保护层厚度20mm;混凝土为再生粗骨料混凝土,细骨料为天然砂,再生粗骨料取代率分别为0%、33%、66%、100%,再生混凝土设计强度等级为C55~C60;针对两种不同持荷水平,进行了长期荷载试验。试验中得到了荷载、梁挠度、温度、湿度随时间的变化情况。分析了不同持荷水平、不同再生粗骨料取代率梁的挠度随时间变化的规律;拟合得到了挠度-时间关系曲线及其表达式。研究表明：低持荷水平下（加载弯矩与屈服弯矩比值为0.29）高强再生混凝土梁徐变挠度比天然骨料混凝土梁的略大,挠度增大系数比高持荷水平下（加载弯矩与屈服弯矩比值为0.46、0.47）的梁挠度增大系数略大;再生粗骨料混凝土梁长期荷载下挠度增大系数可按普通混凝土梁挠度增大系数的1.1倍采用;曲线拟合及分段线性拟合得到挠度计算值与实测值吻合较好。     

再生混凝土梁剪扭复合受力性能试验研究

为研究再生混凝土梁的剪扭复合受力性能,以扭剪比和再生粗骨料取代率为试验参数,通过自行设计加载装置进行了7根再生混凝土梁的静力加载试验,观察试件的受力过程和破坏形态,分析不同设计参数对试件剪扭复合受力性能的影响。研究结果表明:再生混凝土梁的破坏形态与普通混凝土梁相近,随着扭剪比的增加,试件的破坏形态逐渐由受剪破坏向受扭破坏过渡;随着再生粗骨料取代率的增加,再生混凝土梁的初始抗扭刚度和开裂荷载均有所降低,同时破坏时的脆性特征明显,但承载力降幅不大;GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中公式可用于计算再生混凝土梁剪扭复合承载力。     

钢筋再生粗骨料混凝土简支梁的受弯性能试验研究

为了研究再生粗骨料混凝土受弯构件的的抗弯机理和受弯性能,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受弯对比试验,分析了再生粗骨料混凝土受弯构件的正截面受力、构件变形性能和破坏特征。试验结果表明:再生粗骨料混凝土梁的正截面应变服从平截面假定,在相同的条件下与普通混凝土梁相比,再生混凝土梁的破坏形态、开裂弯矩和极限承载力基本相同,而再生粗混凝土梁的变形较普通混凝土梁大。