平钢板-UHPC组合桥面板疲劳性能与疲劳损伤机理

以国内某在建双塔双索面混合梁斜拉桥为工程背景,针对首次提出并使用的8mm平钢板+15cm UHPC层+PBL剪力键的平钢板-UHPC组合桥面板,进行三块足尺组合桥面板负弯矩疲劳荷载试验及其研究。试验过程中,每间隔一定疲劳加载次数停机进行静载测试,采集静载作用下试件的裂缝宽度、跨中挠度、UHPC表面应变、钢底板应变、受拉钢筋应变等。试验结果表明:①UHPC受拉区纵筋配筋率1.58%的钢UHPC组合桥面板在荷载比0.25、循环最大荷载为静开裂荷载0.8倍的荷载作用下,以裂纹宽度0.10mm为寿命标准,其疲劳寿命超过4000万次或无限长;而纵筋配筋率0.89%者,其疲劳寿命仅908万次;②UHPC受拉区纵筋配筋率1.58%的钢-UHPC组合桥面板刚度随循环次数增加缓慢下降,经循环加载4000万次,仅下降17.2%;而配筋率为0.89%者的刚度,在循环加载908万次时,突然大幅度下降,共下降了51.6%;③平钢板-UHPC组合桥面板抗负弯疲劳性能及剩余承载力衰减基本由UHPC抗拉层的疲劳衰减(疲劳损伤)所致;受拉区纵筋配筋率越大,越能减轻UHPC抗拉层的疲劳衰减,当超过一定值后,可使得UHPC抗拉层在某种循环荷载下几乎不衰减;④平钢板-UHPC组合桥面板的疲劳设计应不再是强度控制,而是耐久性控制。

钢纤维混凝土力学性能试验研究

对钢纤维体积率(Vf)为O～3%、基体强度为C50的钢纤维混凝土(SFRC)进行立方抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度、弯曲强度、弹性模量和泊松比的测试,试验结果表明:SFRC抗压强度随Vf的增加仅仅有着小幅度的增长,正向立方抗压强度略大于侧向立方抗压强度;轴心抗压强度与立方抗压强度之比值在0.75～0.77之间;钢纤维对SFRC的抗拉、抗弯性能起着明显的增强作用,正向、侧向劈裂抗拉强度比值随Vf的增加而增大;SFRC的弹性模量和泊松比均是不敏感的材料参数,前者随材料抗压强度的提高而缓慢增加,后者随Vf的加大而略有减小.

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 。

混杂纤维复合材料纵向拉伸性能的试验研究

针对碳纤维复合材料(CFRP)延性差和脆性大等缺点,采用混杂技术,以碳纤维、高强玻璃纤维、玄武岩纤维以及芳纶纤维中的2种或3种纤维进行层间混杂,并通过纵向拉伸试验来研究其混杂规律及其延性。研究结果表明:理论值与试验值吻合良好,纤维层之间的应力稳定转移有利于提高HFRP的延性,S∶B∶C为最佳混杂方式。

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。

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。

钢纤维混凝土复合层路面材料的力学性能

研究了钢纤维掺量为0～2.0%时对C40混凝土的力学性能的影响,并研究了最优配合比条件下不同组合尺寸的复合式混凝土的力学性能及经济性.结果表明:钢纤维混凝土的抗压强度随钢纤维掺量增加而增大,在钢纤维掺量为1.5%时,抗压强度提高27%,弯拉强度提高50%;钢纤维的掺入使混凝土的荷载位移关系由弹性变形破坏为主转变为弹塑性变形破坏形式,混凝土路面易脆性断裂的不良性能得到改善;钢纤维掺量为1.5%的钢纤维混凝土与普通混凝土按照1∶3的厚度比例组合成的两层式复合钢纤维混凝土具有良好的强度、抗变形性能和经济效益.

砂率对剪切型钢纤维增强混凝土性能的影响

试验研究了用水量、水灰比、钢纤维长度和体积分数变化条件下砂率对薄板剪切型钢纤维增强混凝土的拌和物工作性及立方体抗压强度和劈裂抗拉强度的影响规律.结果表明:钢纤维在基体混凝土拌和物中的“棚架”效应导致了钢纤维混凝土拌和物的坍落度降低,在基体混凝土易于振动成型的情况下,这种效应迅速减弱而不明显影响钢纤维混凝土的振动成型.随着砂率的增大,钢纤维混凝土的拌和物坍落度及立方体抗压强度和劈裂抗拉强度呈现先增大后减小的规律.提出了薄板剪切型钢纤维增强混凝土的合理砂率取值与配合比设计的建议.

上下层布式钢纤维混凝土弯拉性能试验研究

通过弯拉性能试验,对比了素混凝土、层布式钢纤维混凝土和层布式混杂纤维混凝土的弯拉性能,研究了钢纤维长径比和体积率对层布式钢纤维混凝土弯拉强度的影响,结果表明,上下层布式钢纤维和聚丙烯腈纤维提高了混凝土的弯拉强度。

基于ANSYS的再生砖粗骨料混凝土梁受弯性能有限元分析

为深入了解再生砖粗骨料混凝土梁的受弯性能,通过ANSYS有限元分析软件,对不同再生砖粗骨料替代率和不同纵向受拉钢筋配筋率的混凝土梁受弯性能进行了模拟分析。结果表明:混凝土梁的有限元计算结果与试验结果吻合较好,有限元数值分析可以有效的模拟再生砖粗骨料混凝土梁的受弯性能;再生砖粗骨料替代率和纵向受拉钢筋配筋率对混凝土梁的极限弯矩与跨中极限挠度影响显著,再生砖粗骨料影响系数k在配筋率为1.01~1.48%范围内时稳定较好。

同含钢率钢管与配筋钢管混凝土柱的受力性能分析

为阐明含钢率对构件的力学特性的影响规律,基于有限元分析方法研究了配筋钢管混凝土(reinforced concrete-filled steel tube,R-CFST)和钢管混凝土(concrete filled-steel tube,CFST)短柱的轴压性能。首先建立了适合R-CFST的材料本构模型和分析方法并用既有的实验数据验证模型的可靠性,之后进行了36根6种不同含钢率的R-CFST和对应的CFST有限元分析,通过分析荷载-位移响应、承载力、单位面积钢材对构件承载力提高量和延性等指标,最终发现:当混凝土强度较低时,含钢率越低CFST的承载力和延性比同含钢率R-CFST高,但随着混凝土强度的提高,含钢率越大反而使得R-CFST的性能得以显著提高;单位面积R-CFST纵筋对承载力的贡献率都大于单位面积的CFST钢管的贡献率,而且随着混凝土强度的提高R-CFST的这种贡献更为明显;填充高强度混凝土时,R-CFST比CFST更有效。由此得出结论:CFST内配筋比增加钢管壁厚更有效,尤其是填充高强度混凝土时配筋的效果更为明显。

钢板笼混凝土组合柱的偏压性能试验

通过对9根钢板笼混凝土组合柱和1根钢筋混凝土柱的偏压试验,研究钢板笼混凝土组合柱偏压的基本力学性能,并分析不同参数对钢板笼混凝土组合柱偏压力学性能的影响.结果表明:钢板笼混凝土组合柱的偏压破坏特征与钢筋混凝土柱基本相同,试件中部符合平截面假定,横向曲线近似正弦半波曲线;钢板笼混凝土组合柱与钢筋混凝土柱相比,耗能可提高110%,延性可提高48%;偏心距是影响钢板笼混凝土组合柱偏压承载力的主要因素,长细比在4~10范围内对承载力影响不大;随着含钢率增大,试件的承载力增大,但提高的幅度逐渐减小.

腹板受拉L形钢筋混凝土柱的有限元分析

为了研究腹板受拉L形钢筋混凝土柱的性能,在合理选择材料本构关系和边界条件的基础上,利用非线性有限元软件ABAQUS分析偏心距、加载角、混凝土强度和纵筋配筋率对偏心柱承载力的影响。结果表明:ABAQUS软件所模拟的荷载-柱中挠度曲线与试验曲线吻合良好,极限承载力误差仅为0.53%;随着偏心距的增大,承载力逐渐降低;加载角由0°增至180°,承载力呈现先上升后下降的趋势;混凝土强度从C30增至C50,承载力成比例提高;在适筋范围内,纵筋配筋率从1.57%增至2.79%,承载力也相应逐渐提高。

轻量化STC-钢组合桥面板静力性能研究

为提高密配筋STC−钢组合桥面板的经济性及施工的便捷性,研究了STC层钢筋间距对STC−钢组合桥面板弯拉静力性能的影响,提出轻量化STC−钢组合桥面板。以佛山某大桥为工程背景,设计制作了一片含两段不同配筋率的STC−钢组合桥面板条带模型。通过静力破坏试验,研究了组合桥面结构在负弯矩作用下STC铺装层的受力性能。研究结果表明:钢筋直径为10 mm,间距为80 mm的轻量化STC−钢组合桥面板,STC层的名义弯拉开裂强度达到24.66 MPa,满足实际工程设计荷载作用下的强度要求;组合桥面STC层的名义弯拉强度随着截面配筋率增大而提高,当截面配筋率提高1倍时,弯拉开裂强度可提高47.11%~50.61%;根据荷载−挠度曲线,轻量化STC−钢组合桥面板的受力过程可分为线弹性阶段、裂纹发展阶段、屈服阶段和破坏阶段;不同配筋率的STC层对正交异性钢桥面板刚度补强效果一致,在达到极限承载力之前,组合桥面板中两侧刚度相差不大,在满足实际工程需求的同时适当增大STC层钢筋间距,可方便施工、降低造价成本。

钢筋混凝土梁的合理纵向配筋率

钢筋混凝土受弯构件纵向配筋率ρ的取值,现行混凝土设计规范(GB50010—2002)允许的范围是比较大的,然而在实际工程中,钢筋混凝土受弯构件内纵向配筋率ρ的大小对建筑工程质量、耐久性、经济性等方面都有很大影响。该文仅从有屈服点钢筋在钢筋混凝土梁内纵向配筋率入手,通过理论分析、经济比较,研究确定钢筋混凝土受弯构件- 梁的合理纵向配筋率。

隧道衬砌钢纤维混凝土的配比和性能试验

将钢纤维混凝土用于隧道衬砌可有效减小结构断面面积，提高隧道稳定性，节约成本。为了研究钢纤维混凝土的力学性能和工程特性，在混凝土中加入掺量为0kg／m^3、40kg／m^3、50kg／m^3、80kg／m^3和120kg／m^3的剪切波浪型钢纤维，进行抗压强度和抗拉强度试验，从而得出钢纤维混凝土的最优配合比。试验结果表明剪切波浪型钢纤维掺量达到50kg／m^3时，试件的抗压强度和抗拉强度达到最大值。现场喷射钢纤维混凝土试件比室内浇筑混凝土的抗压强度降低4．5％，劈裂抗拉强度降低8．8％。

满足裂缝宽度限值条件下纵向受拉钢筋的配筋量分析

运用SL/T 191—96规范设计时,钢筋用量会出现由裂缝宽度限值控制的情况,为此新规范SL/T191—2008对裂缝宽度公式做了适当调整,降低了混凝土保护层厚度对裂缝宽度的影响.计算结果表明,在满足裂缝宽度限值的条件下,"2008规范"计算所需的纵向受拉钢筋的配筋量比"96规范"有所降低.通过两种规范的对比,给出了"2008规范"较"96规范"纵向钢筋配筋量的减少率,为工程设计提供了参考.

不同形状钢纤维对UHPC受拉性能影响的试验研究

钢纤维对UHPC基体的增强增韧作用,受到其材料、形状、尺寸和掺量等因素的影响.本文采用优化设计后的狗骨试件尺寸,以目前应用最多的圆直钢纤维和弓形钢纤维为对象,对UHPC材料进行单轴拉伸试验研究,并与抗折、劈裂强度试验结果进行对比分析;分析在钢纤维体积掺量为2%的情况下,单掺不同形状圆直钢纤维和弓形钢纤维对UHPC基本材料性能的影响,并分析纤维增强系数和长径比之间的关系.掺有钢纤维的试验组,随纤维长径比的增大,应力-应变曲线中的弹性段峰值点增大,硬化段增长,软化段变得平缓,曲线所包围面积也增大.掺弓形钢纤维试验组曲线下降段呈现锯齿形.掺量相同时,圆直长纤维对轴拉强度、极限应变、弹性模量的提高效果明显,短纤维对初裂强度的提高效果明显.弓形钢纤维增强的UHPC,随纤维长径比的增大,其轴拉强度、极限应变、弹性模量和断裂能增强,其初裂强度递减.纤维增强系数和其形状、长径比有关.

高轴压比高强钢筋混凝土柱斜向抗震性能研究

改善高轴压比钢筋混凝土柱在斜向地震作用下的抗震性能是增强地震发生时结构安全性的有效途径。文章设计了配置高强钢筋的高轴压比钢筋混凝土柱,并对其进行低周往复荷载试验,分析了试件的破坏形态,研究了试件的滞回性能、承载力、延性、耗能性能和二阶效应等抗震性能指标。结果表明:纵向钢筋向角部偏移后,提高了试件的延性及耗能能力,但对试件的承载力提升并不显著;柱端外包钢板网约束增强了混凝土的约束作用,提高了试件承载力、延性和耗能能力,增强了试件的抗震性能;柱端外包钢板网和纵筋偏移均是加固高轴压比钢筋混凝土柱的有效方式。