GFRP筋再生混凝土梁受弯承载力研究

为研究GFRP筋再生混凝土梁(GFRP-RAC)的受弯承载力,完成了5根配GFRP筋、1根配BFRP筋和1根配钢筋的再生混凝土梁抗弯试验,分析了不同再生骨料取代率、纵筋类型以及纵筋配筋率等因素对各试验梁开裂荷载和极限承载力的影响。结果表明:再生骨料取代率对开裂荷载的影响较大,而纵筋类型及纵筋配筋率对其影响不明显;当再生骨料取代率由0增加至50%和100%时,试验梁开裂荷载分别减小了7.9%和17.3%;极限承载力受再生骨料取代率影响较小而受纵筋配筋率影响较大,当GFRP-RAC梁纵筋配筋率由0.38%提高至0.6%和1.17%时,极限荷载分别提升了17.9%和52.5%。另外,结合国内外规范对GFRP-RAC梁的受弯承载力进行对比分析,并基于试验数据和相关试验结果的回归分析,得到开裂荷载修正系数αcr,开裂荷载修正后的计算值与试验值吻合较好。

矿物掺合料对FHPC性能影响及其尺寸效应研究

为提高纤维高强混凝土(FHPC)的性能,探究了硅灰、I级粉煤灰和S95矿渣粉在不同掺量和掺加方式下对FHPC力学性能及尺寸效应的影响。结果表明单掺矿物掺料中,S95矿渣粉对提高FHPC抗压强度和抗折强度效果最好,硅灰次之,I级粉煤灰效果最弱。当I级粉煤灰与S95矿渣粉以1:2复掺时,FHPC的抗压强度显著提高;硅灰与S95矿渣粉以1:1复掺时,FHPC的抗折强度提升效果最好。同时加入3种掺合料,保持硅灰掺量不变的情况下,I级粉煤灰与S95矿渣粉以1:1复掺,可以显著提高FHPC的力学性能。此外,低水胶比下FHPC的抗压抗折强度尺寸效应更为显著,但随着水胶比的增加,FHPC的抗压抗折强度尺寸效应逐渐减弱。

纵筋率对UHPC华夫桥面单向板抗弯承载力的影响

为研究超高性能混凝土(UHPC)华夫桥面单向板中纵筋率对其抗弯承载力的影响,利用等效宽度的原理对其进行简化,设计制作了6根不同纵筋率的足尺T梁模型.首先,通过加载试验分别对UHPC的基本力学性能和T型截面UHPC梁的抗弯性能和破坏模式进行研究;其次,根据材料性能试验结果,提出UHPC抗拉与抗压的本构模型,并通过截面分析推导T型截面UHPC梁的极限抗弯承载力计算公式;最后,基于既有研究结果,对所提出的T形截面UHPC梁极限抗弯承载力计算公式进行适用性验证.研究结果表明:由于UHPC具有优异的抗拉强度和拉伸韧性,尽管减小纵筋率会降低T形截面UHPC梁的极限抗弯承载力和延性,但不会改变构件的破坏形式,即T形截面UHPC梁在纵筋率较少甚至不配筋的情况下依然具备延性破坏的特征;根据截面分析推导结果,受拉侧UHPC极限抗拉强度变化系数与纵筋率成正比关系,纵筋率的增大可以更加显著地发挥UHPC的抗拉作用;所提出的公式具有良好的适用性.

高层钢筋混凝土核心筒的抗震性能试验研究

共设计了5组钢筋混凝土核心筒试件,研究了相同轴压比、低周反复加载作用下配筋率、高宽比和加载角度等因素对钢筋混凝土核心筒抗震性能的影响。结果表明,5组钢筋混凝土核心筒试件的裂缝都呈竖向弯曲状、萌生于腹板墙体中部的连梁角落处,滞回曲线和层间位移滞回曲线都呈现出捏拢特征;HXT-1、HXT-2、HXT-3和HXT-5试件呈现出弯曲破坏形态,而HXT-4试件主要以剪切破坏为主。5组钢筋混凝土核心筒试件的侧移曲线形状相似,楼层侧移随着楼层高度增加而逐渐增大,都呈现“弯剪型”变形特征,其中,HXT-5试件的整体侧移相较其它试件更大,这主要与试件的剪切变形较为充分有关。增大配筋率或减小连梁跨高比会一定程度提高极限承载力,但是延性会相对降低;增大高宽比会降低极限承载力,而延性相对更好;加载方向从0°转变为45°时,试件的极限承载力增大,且极限承载力对应的位移明显增加。跨高比对钢筋混凝土核心筒的影响最大,其次为连梁配筋率,而高宽比和加载角度对强度衰减影响较小,HXT-4试件的强度衰减最为显著。

震区中小跨径桥梁墩柱配筋率取值范围

为研究配筋率对钢筋混凝土桥梁延性抗震性能的影响,并在不同设防烈度对主筋配筋率的合理取值进行细分。以钢筋混凝土桥梁为研究对象,通过拟静力模型试验与有限元数值分析的方法,研究竖向钢筋(主筋)配筋率对桥墩延性的影响,提出典型桥墩的多级性能水平量化指标;并探究在氯离子侵蚀的恶劣环境下,不同配筋率对桥梁抗震性能所带来的影响,从而对氯离子侵蚀环境下的震区中小跨径桥梁墩柱配筋率取值范围提供参考建议。结果表明:考虑氯离子侵蚀作用下的恢复力模型能够较好地反映刚度的退化特性,墩柱的最佳配筋率取值范围为1.11%~2.72%;当加速度为0.3 g(g为重力加速度)时,仅从配筋率的角度已无法满足墩柱的损伤指标,建议采用减隔震体系进行抗震设计,如采用延性体系时配筋率不得小于2.64%。研究结果可为中小跨径连续桥梁抗震设计提供参考。

平面内和平面外竖向荷载下低矮钢筋混凝土墙水平承载力研究

民用建筑中的剪力墙高宽比通常大于1,而高温气冷堆内的钢筋混凝土墙的高宽比一般小于1。为了研究低矮钢筋混凝土墙的失效机理,本文对平面内和平面外竖向荷载下,高宽比分别为0.33、0.5和1的12片低矮钢筋混凝土墙进行了水平承载力试验,对提出的墙水平承载力计算公式进行了验证。试验表明:低矮钢筋混凝土墙的破坏方式与一般的钢筋混凝土梁和柱有很大区别。在轴力和水平剪力作用下,低矮钢筋混凝土墙的破坏为斜开裂-剪摩擦机制;对于高度相同的墙,高宽比越小,剪切破坏时沿墙底剪摩擦段的长度越长;墙高宽比、轴压比和配筋率均对墙的水平承载力有影响;平面外竖向荷载下墙的水平承载力小于平面内竖向荷载下墙的水平承载力,墙水平承载力与平面外弯矩近似符合1/4圆关系。本文公式计算结果与试验结果符合良好。

钢筋混凝土构件纵向钢筋最小配筋率的功能与取值——《混凝土结构设计规范》(GB50010—2002)修订背景介绍

介绍了此次《混凝土结构设计规范》修订中纵向钢筋最小配筋率有关条文的修订背景。其中着重说明了构件中受拉和受压纵向钢筋最小配筋率在非抗震结构及抗震结构中所起的作用及其取值思路 ;在对国外规范相应规定进行对比分析的基础上 ,对我国修订后规范最小配筋率取值水平作了判断 ;并对一些遗留问题进行了讨论 。

多遇地震下少筋混凝土重力式桥墩验算指标研究

研究目的:我国高速铁路桥梁广泛采用少筋混凝土重力式桥墩,但现行震规对这种结构在多遇地震作用下如何验算缺少相应的研究。本文以32 m简支梁桥圆端型桥墩为研究对象,针对此问题讨论如何利用偏心及应力指标进行验算,讨论少量纵向主筋对提高重力式桥墩承载能力及稳定性的作用。研究结论:(1)对少筋混凝土重力式桥墩,可采用容许应力法或偏心进行验算;(2)采用容许应力法验算可保证墩身的截面强度及整体倾覆稳定性;(3)采用偏心验算少筋混凝土桥墩时,容许偏心值随配筋率不同而不同;(4)对于配筋率为0.1%、0.2%、0.3%及0.4%的圆端型桥墩,容许偏心可分别放宽至0.90S、1.0S、1.1S、1.2S;(5)本研究结果可为多遇地震下少筋混凝土重力式桥墩的验算方法提供理论依据。

钢筋混凝土无腹筋简支梁的抗剪承载力研究

通过对收集到的集中荷载作用下无腹筋简支梁试验数据的分析,研究了集中荷载作用下钢筋混凝土无腹筋简支梁受剪性能的主要影响因素及其规律。在此基础上,通过对比分析研究,定量评价了我国混凝土结构设计规范公式、美国ACI规范公式、以及其它两种无腹筋梁受剪承载力公式对无腹筋梁抗剪内在机制反映的准确性。

钢筋混凝土受扭构件最小配筋率——《混凝土结构设计规范》(GB50010)受扭专题修订背景介绍(一)

钢筋混凝土受扭构件最小配筋率是为防止构件受扭一开裂就出现突然脆性破坏所需的最低配筋率 ,目前国内外对此尚无较为深入的研究。在试验研究分析的基础上 ,并参考国外规范的有关规定 ,对钢筋混凝土受纯扭及受弯剪扭构件的箍筋和纵向钢筋的最小配筋率 ,提出了便于设计应用的计算公式 ,为修订《混凝土结构设计规范》(GB5 0 0 1 0 )的有关条文 。

集中荷载作用下纵筋率对钢筋混凝土无腹筋简支梁受剪性能的影响

通过对已有试验数据的分析,探讨了集中荷载作用下纵筋率对钢筋混凝土无腹筋简支梁受剪性能的影响,着重在极限承载力和破坏形态方面。在研究了纵筋率影响一般规律的基础上,对不同规范的抗剪承载力确定方法进行了评价。

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。

应变率对钢筋混凝土柱动态特性的影响

文中以OPENSEES有限元软件为工具,利用基于柔度法的钢筋混凝土柱纤维单元,考虑钢筋与混凝土材料的应变率效应,对钢筋混凝土柱进行了动态响应分析,并用试验结果验证了文中方法的正确性。通过数值模拟,研究了钢筋混凝土柱在不同轴压比、不同混凝土强度、不同纵筋率条件下的动态力学特性。结果表明,随着轴压比的提高,钢筋混凝土柱的应变率效应增加效果明显。随着混凝土强度的提高,柱的应变率效应敏感性程度降低;随着纵筋率的提高,柱的应变率效应敏感性程度降低。在此基础上,进一步研究了钢筋混凝土柱在地震作用下的动态特性。研究发现,钢筋混凝土柱的力学特性基本上与单调加载条件下的力学特性保持一致。对于常规设计条件下的钢筋混凝土框架柱,其单调加载条件下的破坏荷载在考虑材料应变率时能够提高10%左右,最高可达20%以上。基于上述对混凝土柱应变率效应的分析,从一个侧面反映,加载速率对钢筋混凝土柱动态特性的影响不容忽视,因此研究钢筋混凝土柱的应变率效应对地震作用下的结构破坏特性具有重要作用。

低配筋剪力墙单边抗震加固试验研究

北京前三门地区有一大批始建于上个世纪70年代的混凝土建筑,主要结构形式为鱼骨式剪力墙。由于修建时间早,其混凝土强度和配筋率远低于现行混凝土结构抗震规范要求,需进行加固处理。加固方案采用外套式加固,该方案具有不入户,且容易和节能保温及屋面改造相结合的优点。为了检验该方案的加固性能,针对其剪力墙结构的受力特点,制作了4个未加固墙体和4个单边加固墙体,改变了墙宽与轴压比等参数。对8个墙体进行拟静力加载,得到了墙体在加固前后的承载力、延性等数据。试验结果表明,加固后墙体承载力明显提高,但墙体延性并没有显著改善。该加固方案对于老旧低配筋剪力墙有良好的效果。

非抗震梁受拉钢筋最小配筋率取值分析与建议

通过对各有关国家混凝土结构设计规范中非抗震梁类构件受拉钢筋最小配筋率取值规定的对比分析,展示了有关这类最小配筋率取值的国际总体情况,指明了各国规范中存在抗震与非抗震情况取值相同和抗震与非抗震情况取值高低不同的两种取值体系,和各国正在向有模型的取值方案过渡的总体趋势;并在这一认识的基础上,为我国国家标准《混凝土结构设计规范》(GBJ10-89)提出了修订这类最小配筋率取值的建议。

纵筋率对高强钢筋RPC简支梁受剪性能的影响

为了研究纵筋率对高强钢筋活性粉末混凝土梁的斜向开裂荷载、斜裂缝宽度及抗剪承载力的影响,通过对3根纵筋率不同的高强钢筋活性粉末混凝土梁抗剪试验,分析梁在集中荷载作用下的破坏形态,研究纵筋率对斜向开裂荷载、斜裂缝宽度及抗剪承载力的影响。运用桁架—拱模型公式对试验数据进行了分析,并将试验值与《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)公式计算值进行比对研究。结果表明:试验梁的抗剪承载力与纵筋率之间呈现一定的线性关系,随着纵筋率的提高而提高,纵筋率由4.43%提高到6.39%和8.04%时,极限荷载提高了18.6%和19.3%;纵筋率对开裂荷载的影响较小,纵筋处裂缝宽度明显减小;按现行规范公式计算的高强钢筋活性粉末混凝土(RPC)梁抗剪承载力与试验实测值存在较大差异。

基于分形理论无腹筋混凝土梁的受剪性能

基于裂缝的发展及分布形态,探究无腹筋混凝土梁在不同剪跨比和纵筋配筋率作用下的剪切性能,采用剪跨比分别为1.5、2、2.5和纵筋配筋率分别为1.28%、1.62%、1.99%的9组无腹筋混凝土梁进行四点加载受剪试验,通过应用分形几何理论对试验梁表面的裂缝进行分析,使用盒计数法计算得到分级荷载及极限荷载作用下梁表面裂缝的分形维数,探讨了梁表面分形维数与极限荷载、分级荷载及跨中挠度之间的关系.结果表明:剪跨比与极限荷载及开裂荷载成反比,而纵筋配筋率与极限荷载成正比,但其对于开裂荷载的影响较小.无腹筋混凝土梁不论在分级加载作用下还是极限荷载作用下都具备明显的分形特征,在分级荷载作用下的分形维数在0.964~1.449,在极限荷载作用下的分形维数在1.33附近.分级荷载、跨中挠度与分形维数之间呈现较好的对数关系,分级荷载与分形维数的变化曲线受剪跨比及梁纵筋配筋率的影响具有一定的规律性,而跨中挠度受剪跨比的影响较小,在纵筋配筋率作用下,其曲线的曲率呈现出先增大后减小的趋势,但极限荷载与分形维数之间的关系具有一定的差异性,极限荷载会随着剪跨比的增大呈现出先增大后减小的趋势,随着纵筋配筋率的增大呈现出的差异性较大.

配钢率对型钢混凝土异形柱抗震性能的影响分析

设计了16个型钢混凝土异形柱试件,包括L形柱、沿腹板加载的T形柱、沿翼缘加载的T形柱和十形柱各4个,采用试验研究和有限元模拟相结合的方法分析配钢率对试件抗震性能的影响,得到了试件的破坏形态及滞回曲线、骨架曲线、承载力、延性、刚度、耗能能力等性能指标。结果表明:剪跨比为2.5的试件在低周反复荷载作用下发生弯曲破坏,配钢率对试件破坏形态的影响较小,但配钢率增大能够抑制混凝土裂缝的开展,延缓试件的破坏;试件的滞回曲线饱满、对称,延性好,耗能能力强,刚度退化先快后慢;随着配钢率增大,试件的滞回环面积越来越大,承载力显著提高,延性明显改善,刚度退化变缓,但耗能能力变化较小。

钢纤维全轻混凝土叠浇配筋梁裂缝宽度试验研究

根据钢纤维全轻混凝土叠浇配筋梁、钢筋混凝土梁和钢筋钢纤维全轻混凝土梁的受弯性能试验,结合裂缝分型统计分析,研究了纵向受拉钢筋配筋率和钢纤维全轻混凝土截面高度对叠浇梁正截面主要裂缝分布平均间距、平均宽度和最大宽度的影响规律,提出了钢纤维全轻混凝土配筋叠浇梁正截面裂缝计算公式。研究成果为钢纤维全轻混凝土配筋叠浇梁正常使用极限状态裂缝验算提供了计算方法。

震区圆柱式桥梁墩柱配筋率取值范围分析

为研究配筋率对圆柱式钢筋混凝土桥墩延性抗震性能影响,基于实际工程项目设置多个不同纵筋率和配箍率的工况,利用有限元软件进行数值模拟,通过分析增加纵筋率后试件位移延性系数、耗能能力和刚度的变化趋势,确定出试件具有较优抗震性能的纵筋率范围为0. 82%～2. 51%;通过分析不同纵筋率与配箍率相互作用对试件位移延性系数、耗能能力和刚度的变化趋势的影响可知,增大纵筋率将提高桥墩的承载力,且配箍率越大,增加纵筋率对试件极限承载力提升效果越明显。此外,墩柱纵筋率和配箍率都较低时不利于结构抗震。