火灾后全取代率型钢再生混凝土梁抗弯性能

为了研究火灾后全取代率型钢再生混凝土(SRRAC)梁的受弯性能,利用有限元模型分析了受火时间、再生粗骨料取代率、钢材及再生混凝土强度参数对构件受弯性能的影响。结果表明:受火时间对构件的抗弯性能影响较为显著,受火时间在30~60 min时混凝土承载力下降幅度在17.9%~29.4%,受火时间在60 min以上时混凝土承载力下降幅度在10%以内;取代率、型钢强度与混凝土强度对承载力影响较小;在受火时间相同而不同取代率的构件内部温度相差不大。

高温下再生混凝土梁温度场数值模拟

再生混凝土是利用建筑垃圾形成的环境友好型材料,为扩大其应用范围,有必要对其高温性能进行研究。文章根据已有的各种理论模型对再生混凝土的导热系数和比热进行了理论分析与计算,并运用ANSYS软件对高温下再生混凝土梁进行温度场数值模拟研究,得到了构件不同测点的温度时间关系。结果表明,50%再生混凝土和全再生混凝土梁内测点温度相比普通混凝土梁分别下降约5%和20%。通过与课题组先前试验测试温度结果进行对比发现,数值模拟吻合度较高,说明再生混凝土构件有着较好的耐火性能。

型钢再生混凝土梁受弯性能足尺试验

钢-再生混凝土组合梁的受力性能足尺试验研究工作目前尚少。为此,进行了6个型钢再生混凝土梁足尺试件受弯性能试验,各试件尺寸、配筋、内置型钢一致,梁长3300mm、净跨3000mm,梁截面高300mm、宽200mm,梁截面内置H型钢的型号为HN200×100×5.5×8。各试件均采用再生粗骨料混凝土,再生粗骨料取代率分为0%、50%、100%,混凝土设计强度等级分为C30、C60。采用三分点加载的方式,试验分析了各试件的承载力、变形及耗能能力,以及设计参数对试件抗弯性能的影响。结果表明:在加载过程中梁内型钢与再生混凝土共同工作性能良好;合理采用再生粗骨料取代率情况下,型钢再生混凝土梁受弯性能和破坏形态与型钢普通混凝土梁接近;提高再生混凝土强度可以显著提高型钢再生混凝土梁的承载力、变形能力和耗能能力。

FRP筋再生混凝土梁受弯性能试验研究

为了研究FRP筋再生混凝土(RAC)梁受弯性能,试验制作八根FRP筋再生混凝土梁(其中GFRP筋和BFRP筋再生混凝土梁的数量分别为六根和两根),通过四点弯曲试验研究再生骨料(RA)替代率与FRP筋类型对梁破坏模式、挠度和承载力等性能的影响。试验结果表明:(1)梁的开裂荷载和极限承载力均随着再生骨料替代率的增加而下降,且破坏模式也逐渐由正截面混凝土受压破坏转为斜拉破坏;(2)BFRP筋弹性模量的提高使梁的混凝土受压区高度增加,正截面承载力增加,而斜截面承载力提高较少,从而使BFRP筋再生混凝土梁发生斜拉破坏;(3)规范计算得到的FRP筋再生混凝土梁承载力安全储备略显不足,建议实际配筋率为平衡配筋率ρfb的1~1.5倍时,设计值取规范计算值的0.8倍;(4)GB与ACI挠度计算值均与试验值拟合程度较好,能很好地预测FRP筋再生混凝土梁的挠度值。

不同CFRP粘贴形式下再生混凝土梁抗弯性能分析

通过有限元软件对14根再生混凝土梁在4种不同CFRP粘贴形式下(梁底全贴、U型粘贴、U型&上下条带粘贴、U型&上下条带&梁底全贴)的抗弯承载力、变形能力进行分析。得出了不同高宽比下再生混凝土梁体受弯承载力提高34.27%~104.23%。随着截面高宽比(h/b)的增大,提高程度越明显。U型粘贴形式下RAC梁的变形最大,梁底全贴形式下变形最小,CFRP的纵向粘贴率r对承载力和变形能力影响不大。通过引入再生混凝土调整系数γrac,U型粘贴调整系数γ1、U型&上下条带粘贴调整系数γ2,形成了适用于不同CFRP粘贴形式下的再生混凝土梁正截面抗弯承载力公式。

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.

钢管再生混凝土柱-钢筋再生混凝土梁框架抗震性能试验研究

为了研究钢管再生混凝土框架的抗震性能,以100%为再生粗骨料取代率,制作1榀圆钢管再生混凝土柱-钢筋再生混凝土梁框架试件,进行拟静力试验。观察试件受力的全过程和破坏形态,获取滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能性能和刚度退化等各项抗震性能指标。试验结果表明:框架在设计方法上满足了"强柱弱梁、强剪弱弯、强节点,弱构件"等抗震设计要求;框架滞回曲线对称,呈现出比较饱满的梭形;框架位移延性系数均大于3,变形性能良好;破坏位移转角大于1/38,抗倒塌能力强;破坏时等效黏滞阻尼系数为0.243,耗能充分。钢管再生混凝土柱-钢筋再生混凝土梁框架表现出良好的抗震性能,可以应用于高烈度抗震设防区的高层建筑之中。

再生混凝土梁抗弯理论与可靠度分析

基于国内外再生混凝土梁抗弯承载力的试验结果与采用《混凝土结构设计规范》(GB50010—2002)计算结果的对比分析,从统计意义上表明《混凝土结构设计规范》同样适用于再生混凝土适筋梁.根据再生混凝土的受压本构关系,证实《混凝土结构设计规范》在再生混凝土正截面受弯承载力计算中的适用性;运用蒙特卡洛法对再生混凝土梁的抗弯承载力进行了可靠度分析.结果表明:可用《混凝土结构设计规范》计算再生混凝土梁抗弯承载力,且不需对其等效矩形压应力图形参数α1和β2进行修正;再生混凝土适筋梁的可靠度满足《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB50068—2001)要求;抗力不定性系数XP对再生混凝土梁抗弯承载力可靠度有影响,再生混凝土材料分项系数对适筋梁抗弯承载力可靠度指标影响不大.

废弃纤维再生混凝土梁受弯性能试验

目的研究废弃纤维再生混凝土梁正截面受弯性能和破坏形态与普通混凝土梁的差异,以期能早日应用于工程中.方法在截面尺寸及配筋率相同的情况下,对1组普通混凝土梁以及再生骨料取代率为50%,废弃纤维体积掺量分别为0、0.08%、0.12%、0.16%的4组再生混凝土梁进行抗弯试验.结果废弃纤维再生混凝土梁的抗弯破坏机理与普通混凝土梁基本一致.在废弃纤维再生混凝土梁的受弯过程中,梁的受拉钢筋屈服时间较晚,延性明显提升.开裂荷载以及极限荷载也均有一定提升,其中废弃纤维体积掺入量在0.12%时提升较多,开裂荷载提升约9%,极限荷载提升约9.7%.结论将废弃纤维掺入再生混凝土中对于改善再生混凝土梁抗弯性能不足的缺陷切实有效,梁的延性及承载力均得到提升.

再生混凝土梁抗弯承载力的试验

对10根不同废弃骨料掺入量的再生混凝土梁进行了抗弯承载力试验,研究了再生混凝土梁正截面受力全过程和破坏形态.试验结果表明:再生混凝土梁与普通混凝土梁一样,正截面受弯破坏都需要经历弹性、开裂、屈服和破坏4个阶段;再生混凝土梁同样符合平截面假定.最后,根据GB50010—2002《混凝土结构设计规范》提出的普通混凝土梁的计算公式,验算了再生混凝土梁的极限承载力与普通混凝土梁极限承载力差别不大,可以用现行的公式计算.

再生混凝土梁长期受荷时随变形计算方法研究

由于再生混凝土收缩徐变效应大,导致长期荷载作用下,再生混凝土梁附加变形较大。文中以不同再生粗骨料取代率的再生混凝土梁长期受荷变形性能的试验研究为依据,研究其长期变形计算方法。通过考虑龄期的有效弹性模量法,将再生混凝土徐变系数引入梁截面附加曲率的计算,基于虚功原理给出长期荷载作用的时随变形计算公式;考虑再生粗骨料的二相性,通过普通混凝土的徐变收缩计算式,给出考虑附着水泥砂浆影响的再生混凝土徐变收缩调整系数;将其计算结果代入三种典型普通混凝土徐变收缩模型,得到再生混凝土徐变收缩模型,并通过时随变形计算公式计算再生混凝土梁长期荷载下的跨中变形值、跨中和加载点的附加变形值,与试验结果吻合较好。

锈蚀钢筋再生混凝土梁力学性能试验研究及ANSYS分析

通过对钢筋通电加速锈蚀的方法,对12根不同钢筋锈蚀率下粗骨料取代率为100%再生混凝土梁的三分点加载试验,分析相同强度条件下不同钢筋直径和锈蚀率的再生混凝土梁力学性能的影响。结果表明:当钢筋锈蚀率小于10%时,钢筋与再生混凝土的粘结强度足以保证两者能够共同工作,此时试验梁发生材料强度破坏模式;当钢筋锈蚀率超过了10%时,钢筋与再生混凝土的粘结强度不足以保证两者共同工作,此时试验梁发生粘结失效破坏模式。基于ANSYS有限元软件对不同钢筋锈蚀率的再生混凝土梁进行模拟分析,并对锈蚀钢筋再生混凝土梁跨中截面的荷载应力关系曲线进行验算,通过有限元结果与试验结果对比,验证了有限元分析模型的可靠性。

钢筋再生混凝土梁抗裂性能试验研究

为了推广再生混凝土在我国土木领域的工程应用,用再生粗骨料全部替代天然粗骨料,设计制作了10根钢筋再生混凝土矩形截面试验梁（再生混凝土强度等级：RC20~RC30,配筋率：0.83%~1.29%）,并对其受弯抗裂性能进行试验研究。通过试验系统地研究了钢筋再生混凝土梁的静力受荷破坏过程。结果显示,钢筋再生混凝土梁的受荷破坏过程可划分为线性工作阶段、带裂缝工作阶段和破坏阶段,破坏形态均表现为延性破坏。同时分析再生混凝土强度等级、配筋率对试验梁开裂荷载与平均裂缝间距的影响。结果表明,依据GB 50010—2010《混凝土结构规范》计算的平均裂缝间距小于试验实测值,而开裂荷载计算值明显大于试验实测值。在试验结果的基础上,提出了钢筋再生混凝土受弯梁开裂荷载及平均裂缝间距的建议计算公式。

500MPa级钢筋再生混凝土梁受弯性能试验研究

通过对6根不同替代率、不同混凝土强度等级且配置500 MPa级钢筋的再生混凝土适筋梁进行受弯性能试验研究。重点分析了不同再生骨料替代率和混凝土强度等级对再生混凝土梁平截面假定适用性、承载能力、抗裂性能等方面的影响,探讨再生混凝土梁与普通混凝土在破坏形态等方面的异同。研究表明,除再生混凝土梁开裂荷载理论计算值比实测值大,不利于工程应用外,500 MPa级钢筋再生混凝土梁极限承载力没有降低,能够满足现行规范的要求,建议对再生混凝土梁开裂荷载理论计算值除以1.3进行调整。

再生混凝土梁抗弯刚度的退化规律

首先理论推导黏结性能退化前后再生混凝土梁抗弯刚度的计算方法,在此基础上提出了简化计算方法,然后用试验结果对此方法的准确性进行验证,最后对再生混凝土抗弯刚度的退化规律进行了研究分析。结果表明,按提出的方法计算得到的刚度值与试验得到的刚度值很接近,且基本上偏于安全的一侧。提出的方法能较好地反应黏结性能退化后钢筋应变不再符合平截面假定,梁抗弯刚度的降低经历了先慢-后快-再慢等客观情况。

长期荷载作用下再生混凝土梁裂缝宽度试验研究

对再生混凝土梁长期荷载作用下裂缝宽度变化进行试验研究,重点分析不同再生粗骨料取代率时再生混凝土梁裂缝随时间变化而发展的规律。研究结果表明:长期加载过程中,随着取代率增加再生混凝土梁主裂缝旁的次生裂缝与新生裂缝变多且分布不均,同时再生混凝土较普通混凝土梁裂缝宽度增长时期出现显著"后延"特点,且增长期持续时间变长。通过对裂缝宽度附加时变系数分析,提出不同取代率情况下长期扩大系数,采用系数法建立适于长期荷载作用下的再生混凝土梁最大裂缝宽度计算公式。

锈蚀钢筋再生混凝土梁粘结性能及承载力研究

为了研究再生混凝土梁与锈蚀钢筋的粘结性能及抗弯承载力,对12根不同直径钢筋、不同钢筋锈蚀率的再生混凝土梁进行静荷载试验。结果表明:当钢筋锈蚀率小于9.31%时,再生混凝土梁材料破坏而发生弯曲破坏模式,当钢筋锈蚀率大于9.31%时,梁发生粘结-剪切破坏模式;随着钢筋锈蚀率的增加,试验梁的屈服荷载和极限荷载逐渐降低;随着荷载的增加,钢筋与再生混凝土之间的相对滑移由近似抛物线的分布形式发展成波浪线的分布形式;正常使用荷载作用下试验梁跨中截面再生混凝土仍符合平截面的假定;钢筋锈蚀率在0~9.31%时,通过定义锈蚀钢筋与再生混凝土之间的界面协同工作系数,提出了锈蚀钢筋再生混凝土梁抗弯承载力的计算方法,计算值与试验结果进行对比分析,吻合较好。

再生混凝土梁抗弯刚度计算方法

对国内外再生混凝土梁的抗弯刚度试验结果与采用我国现有规范给出的梁刚度计算公式得到的计算结果进行对比分析,结果表明现有规范公式不适用于再生混凝土梁。在分析再生混凝土刚度的影响因素的基础上,理论推导得出再生混凝土梁的刚度计算公式,该公式的计算值与试验值之比的平均值为1.01,方差为0.16,计算值与试验值吻合良好。

BFRP筋钢纤维再生混凝土梁抗弯性能试验研究

为了研究不同钢纤维体积掺量vsf(0. 5%、1%、1. 5%、2%),纵筋配筋率ρ,再生骨料取代率R(0、50%、100%)对BFRP筋钢纤维再生混凝土梁(BFRP-SFRAC梁)抗弯性能的影响,本文对9根BFRP-SFRAC梁和1根钢筋钢纤维再生混凝土梁(对比梁)进行了抗弯试验,分析了其破坏形态、承载力变化过程及挠度变形等情况。结果表明:BFRP-SFRAC梁在达到极限承载力后,其荷载-挠度曲线下降段平滑,表现出较好的延性特征。BFRP-SFRAC梁的抗弯承载力受配筋率ρ和钢纤维体积掺量vsf的影响较大,受再生骨料取代率R的影响较小。随着钢纤维体积掺量vsf的增加,BFRP-SFRAC梁的初裂荷载和极限荷载均增加,但并不一直呈线性增长,而挠度变形有所减小。与对比梁相比,BFRP-SFRAC梁的初裂荷载略低,但极限荷载却明显提高。

基于试验数据的再生混凝土梁极限承载力计算方法及可靠度研究

收集了国内外再生混凝土梁剪切破坏和弯曲破坏的试验数据,分别建立数据库。通过将试验数据与中国规范GB 50010—2010、欧洲规范MC 2010的抗弯承载力公式计算结果作对比,与中国规范GB 50010—2010、美国规范ACI 318-14和Zsutty的抗剪承载力公式计算结果作对比,分析各公式预测结果的准确性,同时基于各具体变量因素,考虑中国规范GB 50010—2010公式的准确性,并且分析中国规范公式用于再生混凝土梁极限承载力计算时的可靠性。结果表明:对于再生混凝土梁的抗弯承载力计算,中国规范GB 50010—2010和欧洲规范MC 2010公式的预测结果相差不大,准确度较高,且中国规范GB 50010—2010公式的可靠度指标满足构件延性破坏时的规定,不需要对公式进行进一步的修正。对于再生混凝土梁的抗剪承载力计算,Zsutty公式的预测结果最为准确,其他两种公式的预测结果较为保守;在荷载分项系数修改前后,中国规范公式的可靠度指标均值分别为3.61和3.85,可靠度指标随着荷载分项系数的提高而增大;修正公式在新荷载分项系数下的可靠度指标均值为3.72,更加经济,并满足构件脆性破坏时的要求。