预应力UHPC槽形节段与整体式混凝土板组合梁受剪性能

将预制的UHPC槽形节段通过干缝连接和预应力张拉形成槽形梁,再与整体现浇的混凝土板组合成的组合梁,称为预应力UHPC槽形节段与整体式混凝土板组合梁(PUCS-MCS组合梁)。它是一种能充分发挥不同材料的性能、施工方便且整体性能好的新型桥梁结构。为探究其抗剪性能,开展了9根模型梁的试验。分析了接缝数、接缝处剪力键数、剪跨比、UHPC钢纤维体积率、配箍率和纵筋率等参数对试件变形、破坏模式、抗剪承载力的影响;基于试验研究结果,提出了PUCS-MCS组合梁抗剪承载力计算方法。结果表明:PUCS-MCS组合梁均为剪压破坏,所有梁在开裂前的荷载-挠度曲线差异不大,在开裂后刚度不断下降;PUCS-MCS组合梁的抗剪承载力随接缝处剪力键数、UHPC钢纤维掺量、配箍率和纵筋率的增大而增大,随干接缝数量增加和剪跨比的增大而减小,其中影响最显著的是干接缝和剪力键,影响最小的是钢纤维掺量和配箍率,因此PUCS-MCS组合梁可不配箍筋,并可采用较低钢纤维掺量的UHPC。

非对称集中荷载下无腹筋RC梁受剪性能试验研究

非对称集中荷载作用下钢筋混凝土无腹筋简支梁具有两个不同的剪跨比,而两剪跨段受剪承载力与剪力作用之间的相对大小存在不确定性.通过开展6根非对称和4根对称集中荷载作用下钢筋混凝土无腹筋简支梁受剪性能试验研究,获取了破坏形态、荷载-跨中位移曲线和纵向受拉钢筋应变,并分析了《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)公式、修正压力场理论、基于截面应变分析的抗剪模型和Zsutty统计公式的适用性.结果表明,对于小剪跨比恒为1.0的无腹筋简支梁,大剪跨比为2.0~4.0的梁均在大剪跨段发生剪切破坏;当大剪跨比由3.0增大至3.5时,梁的极限承载力出现由大剪跨段控制转变为小剪跨段控制的现象《.混凝土结构设计规范》(GB50010—2010)预测非对称集中荷载作用下钢筋混凝土无腹筋简支梁发生剪切破坏的位置与试验结果相反,而Zsutty统计公式的预测效果最好.

钢筋及BFRP筋混凝土深受弯构件受剪性能及尺寸效应对比分析:试验研究

文章旨在研究并对比钢筋及BFRP筋(玄武岩纤维增强筋)混凝土深受弯构件受剪性能及尺寸效应的异同,对4根钢筋混凝土深受弯构件及4根BFRP筋混凝土深受弯构件(梁高为300~1200mm)进行了剪切破坏试验。对比分析了荷载-位移曲线、斜裂缝宽度、混凝土应变、纵筋应变及腹筋应变随结构尺寸变化的发展趋势。揭示了钢筋及BFRP筋混凝土深受弯构件抗剪强度尺寸效应规律,并分析了设计规范和计算方法的适用性。研究表明:(1)BFRP筋混凝土深受弯构件的极限荷载约为钢筋混凝土深受弯构件的0.3~0.5倍,而挠度约为钢筋混凝土深受弯构件的1.4~1.7倍;(2)梁高从300mm增至1200mm时(试验梁的水平及竖向腹筋率均为0.51%),钢筋混凝土深受弯构件的名义极限抗剪强度下降34.0%,而BFRP筋混凝土深受弯构件下降45.7%;(3)对于大尺寸构件的抗剪承载力,设计规范的计算结果安全储备不足,未能合理考虑尺寸效应;(4)提出的尺寸效应理论公式可以定量描述结构尺寸对钢筋及BFRP筋混凝土深受弯构件名义极限抗剪强度的影响。

新型部分填充钢-混凝土组合梁受剪性能试验及有限元模拟研究

采用合理的材料本构关系,利用ABAQUS有限元软件建立足尺有限元模型,对新型部分填充钢-混凝土组合梁进行受剪承载力分析。结合试验研究,通过改变剪跨比、型钢强度等级、梁高度、型钢腹板厚度、翼缘栓钉间距等因素对新型组合梁组合截面受剪承载力进行了研究。结果表明,新型组合梁有较好的受剪承载力,混凝土强度等级和新型组合梁高度对峰值承载力的影响不显著,但混凝土显著提高了新型组合梁的整体稳定性;而新型组合梁高度每增加50mm,其峰值剪力值约提高7%~21%;型钢腹板厚度每增大2mm,新型组合梁峰值剪力就提高10%左右,腹板对其受剪承载力影响较大。运用叠加原理,结合腹板、翼缘内侧混凝土、翼缘栓钉和箍筋的受剪贡献,对《组合结构设计规范》(JGJ 138—2016)中组合梁截面受剪承载力计算公式进行了优化。结果表明,修正后的计算公式具有良好精度。

箍筋弯曲部断裂分布对RC长梁受剪性能影响

[目的]探究碱集料反应(AAR)导致的箍筋弯曲部断裂劣化对RC长梁抗剪性能的影响.[方法]采用人工方法模拟箍筋弯曲部断裂,通过三点加载调查试验梁宏观受剪性能,并在试验的基础上使用有限元软件Diana模拟试验梁的受剪承载行为.[结果]研究结果表明:相比完好梁,支点附近箍筋下端弯曲部断裂以及箍筋下端弯曲部全部断裂的缺陷梁的受剪承载力分别下降了10.0%和12.6%;仅加载点附近箍筋下端弯曲部断裂的缺陷梁下降了0.1%;支点附近箍筋下端和加载点附近箍筋上端弯曲部均断裂的缺陷梁则下降了18.6%.[结论]支点附近箍筋下端弯曲部断裂弱化了拱机制,降低了混凝土抗剪贡献;加载点附近箍筋上端弯曲部断裂降低了侧肢在与主斜裂缝相交位置的抗拉力,从而减弱了箍筋参与桁架机制的抗剪贡献,而下端弯曲部断裂对抗剪的影响并不明显;当支点附近箍筋下端弯曲部和加载点附近箍筋上端弯曲部同时断裂时,拱机制和桁架机制均受到削弱,承载力下降最为显著.

超高性能混凝土T形截面梁受剪性能试验研究

对9片超高性能混凝土(UHPC)T形梁设计进行了受剪性能试验,分析钢纤维掺量、配箍率和剪跨比等主要参数对试验梁破坏形态、裂缝开展过程和抗剪承载力的响应影响规律。基于公开发表的57片UHPC梁受剪实测数据,分析对比了既有多国规范的抗剪承载力计算方法。试验结果表明:UHPC-T梁具有较高的抗剪承载力和延性,2%~3%的配纤率有助于更好地发挥钢纤维的抗剪贡献,既有规范对UHPC-T梁的抗剪承载力计算偏保守,对钢纤维的贡献有待进一步研究。

空间钢构架混凝土梁斜截面受剪性能分析

由角钢和缀板焊接而成的空间钢构架替代传统绑扎钢筋骨架形成空间钢构架混凝土结构构件。为进一步研究空间钢构架混凝土梁的斜截面受剪性能,采用Abaqus软件,建立空间钢构架混凝土梁斜截面受剪性能的有限元分析模型,并对空间钢构架混凝土梁斜截面受剪性能进行模拟分析。分析结果表明,空间钢构架对混凝土梁的斜截面受剪承载力有利,随着剪跨比的减小、配箍特征值的增大其斜截面受剪承载力提高。基于已有的试验研究和模拟分析,采用极限平衡原理,考虑空间钢构架的有利作用,建立空间钢构架混凝土梁抗剪承载力的计算公式,公式的计算值与试验值吻合较好,可以作为空间钢构架混凝土梁斜截面受剪承载力计算公式。

剪力键连接预制装配混凝土梁受剪性能数值模拟研究

基于ABAQUS软件建立了预制装配混凝土梁的精细化有限元模型,首先对比了灌浆套筒+剪力键连接、剪力键连接、现浇梁的抗剪性能与承载能力,发现界面性能是影响承载能力的关键,灌浆套筒+剪力键连接的梁承载能力接近于现浇梁。对剪力键形式进行参数分析后发现:剪力键倾斜角对抗剪承载能力的影响较小,d/h比和受剪面积是影响装配式钢筋混凝土梁粘结性能和抗剪能力的主要因素。尤其是剪力键参与受剪的面积,当受剪面积足够大时,预制装配混凝土梁的抗剪性能可等同于现浇,因此设计剪力键时应使剪力键参与受剪的面积足够大,同时尽量使d/h比设计接近1/3。

钢筋混凝土梁在低周反复荷载作用下受剪性能的尺寸效应试验研究

本文介绍了5组不同尺寸钢筋混凝土梁在低周反复荷载作用下的剪切破坏试验研究成果。研究中分析了钢筋混凝土梁斜截面受剪的滞回特性、承载力、延性和耗能等力学性能,及其尺寸效应的影响规律。结果表明:在本试验设计的尺寸范围内,钢筋混凝土梁在低周反复荷载作用下的受剪性能存在非常明显的尺寸效应现象,钢筋混凝土梁的强度、延性等力学性能均随截面尺寸的增大而降低。随着截面尺寸的增大,钢筋混凝土梁承载力的安全储备呈减小趋势。

高强轻骨料混凝土深受弯构件受剪性能试验研究

完成集中荷载作用下8根剪跨比0.26~1.04、跨高比为2和3的LC40级高强轻骨料混凝土简支深受弯构件受剪性能试验,分析该类混凝土深受弯构件的破坏过程、荷载-跨中挠度曲线、破坏形态以及钢筋应变等;重点研究剪跨比、跨高比对该类构件开裂荷载、极限荷载及破坏形态的影响;采用我国《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)中深受弯构件承载力计算方法对本次试验8根试件进行计算,并与采用拉压杆模型的美国、加拿大和欧洲三个规范的计算结果进行对比分析。研究表明:该类混凝土深受弯构件主要发生剪切破坏和弯剪破坏两种典型破坏形态,随剪跨比增大,试件极限承载力显著减小,并且试件的弯曲效应逐渐明显,破坏形态随剪跨比和跨高比的增大逐渐由剪切破坏向弯剪破坏转化;采用拉压杆模型计算该类试件承载力较为合理,计算结果与试验值较为接近,而我国《混凝土结构设计规范》计算结果与拉压杆模型计算结果相比较为保守,尤其是对于跨高比为2的深受弯构件(深梁)。

钢-混凝土组合梁高强螺栓抗剪连接件受剪性能

采用ABAQUS有限元软件对钢-混凝土组合梁高强螺栓抗剪连接件的受剪性能进行三维实体有限元非线性分析,模型考虑钢梁、混凝土板和高强螺栓等材料非线性以及各部件之间的接触关系,在试验验证的基础上探讨混凝土强度以及高强螺栓直径、屈服强度、长径比和预紧力等参数对抗剪承载力的影响,分析结果表明:高强螺栓连接件的抗剪承载力随混凝土强度、螺栓直径与屈服强度的增大而提高。通过拟合建立考虑混凝土强度、高强螺栓直径和屈服强度影响的单个连接件抗剪承载力计算式,并对现行规范中栓钉受剪计算公式和国外学者及本文提出的高强螺栓受剪计算公式的计算值进行比较,结果表明本文提出的计算式具有较高的精度。

钢筋混凝土短柱受剪性能尺寸效应研究

通过对6个不同截面尺寸的钢筋混凝土短柱的低周反复和单调加载试验,分析各试件的破坏模式、滞回特性、骨架曲线、延性和耗能能力,研究截面尺寸对短柱受剪性能的影响。结果表明:钢筋混凝土短柱的抗剪承载力、延性和平均耗能系数随截面尺寸的增加而减小;转角相同时,大尺寸构件损伤严重,等效黏滞阻尼系数随截面尺寸的增加而增加,尺寸效应明显。在试验基础上,提出考虑截面尺寸影响系数的钢筋混凝土柱抗剪承载力实用计算公式,使大小尺寸试件计算结果的安全储备系数趋于一致。

腹板开洞钢-混凝土连续组合梁受剪性能试验研究

为研究腹板开洞连续组合梁的受剪性能,以配筋率和混凝土板厚为变量参数,对5根腹板开洞连续组合梁进行了两点单调对称集中加载试验,采用剪力分离方法对应变试验数据进行计算,得到组合梁钢梁和混凝土板承担的剪力.试验结果表明：腹板开洞不仅降低了连续组合梁的刚度和承载能力,而且引起洞口区域混凝土板和钢梁截面的竖向剪力重分布,剪力主要通过洞口上方的混凝土板来承担,占到总剪力的85%~90%;洞口区域不再符合平截面假定,最终连续组合梁洞口发生剪切破坏,组合梁丧失承载能力;增加混凝土板厚度和截面配筋率可以提高连续组合梁的承载和变形能力,并可以用来进行洞口区域的补强.

钢筋钢纤维增强部分混凝土梁受剪性能试验研究

本文通过钢筋混凝土梁以及在受拉区部分地加入钢纤维的钢筋混凝土梁的试验及理论分析，研究了钢纤维混凝土层厚、钢纤维体积率和剪跨比对钢筋钢纤维增强部分混凝土梁受剪性能的影响，建立了与普遍钢筋混凝土梁受剪承载力计算公式相衔接的钢筋钢纤维增强部分混凝土梁受剪承载力的计算模型和计算公式．

超高性能混凝土有腹筋梁受剪性能及受剪承载力研究

为了研究超高性能混凝土(UHPC)有腹筋梁的受剪性能,对7根UHPC梁进行了受剪性能试验,变化参数包括剪跨比、纵筋配筋率、配箍率、钢纤维掺量等。试验结果表明:UHPC有腹筋梁的破坏形态有弯曲屈服后的剪切破坏和剪压破坏,破坏时梁表面呈现斜向多条裂缝形态;箍筋可以提高UHPC梁开裂后刚度,钢纤维和箍筋均可以提高UHPC梁的变形能力和受剪承载力,足够的箍筋和钢纤维共同作用可以进一步提高UHPC梁的延性;配箍率增加,梁腹部会出现较密的短斜裂缝。提出了UHPC有腹筋梁受剪承载力计算模型,其中包括剪压区混凝土、斜裂缝处钢纤维、箍筋及纵筋销栓作用对于梁受剪承载力的贡献,模型计算值与试验值吻合良好。

L形截面钢筋砼框架柱受剪性能的试验研究

对 Ｌ形截面框架柱受剪性能进行了试验研究。提出了极限受剪承载力计算公式和用于工程 设计的受剪承载力建议设计公式，计算值与试验结果吻合较好。

混杂纤维高性能混凝土深梁受剪性能

采用正交试验法设计18组钢-聚丙烯混杂纤维HPC深梁试件和2组未掺纤维的HPC深梁试件,通过受剪试验研究混杂纤维对HPC深梁受剪破坏过程及破坏形态的影响,探讨混杂纤维的受剪增强机理,分析钢纤维的特征参数(类型、体积率、长径比)、聚丙烯纤维体积率、水平和竖向分布钢筋配筋率等因素对HPC深梁剪切初裂强度与抗剪极限强度的影响。结果表明:混杂纤维的掺入可显著提高HPC深梁的剪切初裂强度和抗剪极限强度,其提高幅度分别可达83.8%和35.2%。在分析的6个影响因素中,钢纤维长径比对剪切初裂强度的影响最大,竖向分布钢筋配筋率的影响最小;水平分布钢筋配筋率对深梁抗剪极限强度的影响最大,聚丙烯纤维体积率的影响最小。基于现行规范提出混杂纤维HPC深梁受剪承载力计算公式,可供工程设计参考。

单周及低周反复荷载作用下T形截面框架柱受剪性能的试验研究

根据单调加载６根Ｔ形柱、４根矩形柱以及正向和斜向水平反复加载的５根Ｔ形柱的受剪试验，分析了翼缘、低周反复荷载、斜向水平荷载对Ｔ形截面柱受剪性能的影响，提出了受剪承载力计算公式。

核工程双钢板-混凝土组合剪力墙面内受剪性能试验研究

国内核工程双钢板-混凝土组合剪力墙的研究起步较晚,对组合剪力墙的面内受剪性能研究较少。文中通过4片中低剪跨比核工程双钢板-混凝土剪力墙试件的面内拟静力试验,研究其在恒定轴压力和面内低周水平往复荷载作用下的破坏模式、受剪承载力、变形能力、延性、刚度和耗能能力等指标,分析了距厚比、剪跨比等因素对双钢板-混凝土组合剪力墙受剪性能的影响。试验结果表明:试件的破坏模式均为剪切破坏;距厚比对组合剪力墙钢板局部屈曲和试件变形能力、延性有较大影响,但对承载力影响并不显著;剪跨比越大,组合剪力墙的受剪承载力越小,但变形能力和延性越大;试件的累积耗能随加载循环次数呈指数型增长,抗震性能良好。

纵筋率对有腹筋约束梁受剪性能影响的研究

通过集中荷载作用下五根不同单侧纵筋配筋率的有腹筋约束梁在负筋截断时的试验,研究了在纵筋截断下有腹筋约束梁的受剪破坏全过程及纵筋配筋率对抗剪强度的影响。