标准升温下轻钢-混凝土组合梁的抗火性能研究

对标准升温下轻钢混凝土组合梁的抗火性能进行了研究:采用ANSYS软件计算了轻钢混凝土组合梁截面的温度场;采用数值算法计算了轻钢混凝土组合梁的全过程曲线;采用抗力折减系数法分析了轻钢混凝土组合梁的承载力在火灾下的变化情况;同时分析了各参数对温度场分布、全过程曲线及抗力折减系数的影响.结果表明:由于混凝土的吸热作用,钢梁的温度明显低于无混凝土时的裸钢构件;影响全过程曲线和抗力折减系数的主要参数是梁高和钢梁厚度,而其他参数影响较小;抗力折减系数的变化在后期比前期剧烈一些.理论分析结果得到了有关算例的验证.

中、美规范中受压构件的正截面承载力计算

对中国《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2002)和美国ACI 318M—05规范中钢筋混凝土受压构件的最小和最大配筋率、正截面轴心受压、偏心受压承载力及其配箍构造的规定进行了对比分析。结果表明:对于轴心受压构件,美国规范中受压承载力的折减系数小于中国规范;随着受力状态由大偏心受压向小偏心受压过渡,美国规范抗力折减系数的变化与构件的受力破坏特征有关,而中国规范的抗力折减系数基本不体现大、小偏心受压构件受力破坏特征的影响;对于高强混凝土,中国规范在确定混凝土材料强度标准值时引入了脆性系数,而美国规范通过较高的配箍率规定来保证高强混凝土构件的受力破坏特征与普通混凝土一致。

FRP筋混凝土受弯正截面承载力可靠度参数研究

针对典型的ACI 440.1R-03设计指南(后称ACI指南)和ISIS design manual 3设计指南(后称ISIS指南),在已有文献基础上,选取了荷载效应比Ln/Dn、截面宽度b、截面高宽比h/b、有效高度比d/h以及混凝土强度fc′等影响因素对抗弯承载力进行了可靠度评估,考察可靠度指标平均值β随这些影响因素的变化规律.分析结果表明,对于ACI设计指南,无论何种失效模式,在同一种失效模式下,可靠度指标β几乎不受FRP筋类型的影响,强度环境影响系数CE对可靠度指标影响也不大.在混凝土压碎破坏模式下,可靠度指标β随梁宽b、高宽比h/b、有效高度比d/h的增大而增大且趋于稳定,荷载效应比Ln/Dn和混凝土强度fc′是影响可靠度水平最主要的两个因素;在FRP拉断破坏模式下,可靠度指标随各个因素的波动均不大,ISIS指南中CFRP筋拉断破坏模式对应的可靠度水平低于混凝土压碎模式下的可靠度指标.此外,两指南中这些设计条款的可靠度水平均明显偏高,应适当调整抗力折减系数和强度折减系数f.

应用Monte Carlo-JC法评估FRP加固RC梁受弯承载力可靠度

将Monte Carlo随机抽样方法与JC法相结合(称为Monte Carlo-JC法),利用Matlab软件自带的随机数发生器编制了程序,针对ACI 440.2R-02设计指南(称为ACI指南)中的FRP抗弯加固条款进行了较为系统的可靠度评估。可靠度分析结果表明:混凝土强度fc′、CFRP片材配筋率fρ及CFRP片材性能是影响抗力比值均值和标准差的3个主要因素;可靠度指标的平均值随着折减系数的增大而逐步减小,且随着荷载效应比值Ln/Dn的增大而减小。对所有可靠度指标进行统一考虑,得到整体抗弯设计指标0β为4.40,可见该指南的可靠度水平偏高。基于对抗力折减系数的参数研究结果,无论钢筋的应变水平如何,建议取固定值0.90。在所有相关设计指南中,ACI指南最具有代表性,对该指南的可靠度评估具有普遍意义。

外包钢加固钢筋混凝土梁的抗火性能研究

利用有限元软件ABAQUS,建立了在标准升温下外包钢加固钢筋混凝土梁的温度场和力学分析模型。获得了外包钢加固钢筋混凝土梁的抗火全过程曲线。采用抗力折减系数法分析了外包钢混凝土梁的承载力在火灾下的变化情况,同时分析了各参数对全过程曲线及抗力折减系数的影响。结果表明:加固梁在高温作用下,初始时刻出现反拱;初始时间增长时,反拱幅度增加,极限承载力降低;随着混凝土梁高和角钢厚度的增加,高温下梁的极限承载力增大,抗力折减系数降低缓慢。

对AASHTO钢筋混凝土结构设计规范构件正截面受弯承载力的认识

针对钢筋混凝土构件正截面受弯承载力,从结构设计方法、材料强度取值、正截面承载力计算方法、最大和最小配筋率、受弯承载力计算结果,对我国((混凝土结构设计规范GB50010-2002))和AASHTO钢筋混凝土设计规范进行了较为全面的对比分析。结果表明,两部规范各有自己的优点与不足,但总体来说AASHTO钢筋混凝土设计规范表现的更为严谨。

大跨缆索承重桥梁结构安全评估初探

随着投入运营时间的推移,大跨拉索承重桥梁各构件将面临各种损伤,相应桥梁的刚度和承载能力会出现不同程度的衰减。如何量化由于各种损伤及其它不确定因素导致钢箱梁、拉吊索等抗力的衰减,导致桥梁进行结构安全评估逐渐成为国内外研究热点。本文以舟山跨海大桥为研究对象,结合目前桥梁养护管理系统运行现状,提出安全评估整体研究思路,并对主要承重构件抗力折减系数进行研究。研究成果可为类似桥梁评估提供参考与借鉴。

中、美混凝土结构设计规范构件正截面受弯承载力的分析比较

针对钢筋混凝土构件正截面受弯承载力,从结构设计方法、材料强度取值、正截面承载力计算方法、最大和最小配筋率、受弯承载力计算结果,对我国《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2002)和美国ACI 318M-05规范进行了较为全面的对比分析。结果表明,在适筋范围,两国规范的受弯承载力的安全储备程度基本相近,但在趋向超筋梁时,我国规范的安全储备小于美国规范;美国规范对超筋梁的限制比我国规范要严,最小配筋率比我国规范高约1.5倍。此外,美国规范采用的基于概率理论的荷载抗力系数设计法,在调整不同受力性能构件的安全储备方面更为灵活。

不同技术状况等级下公路桥梁限载

以现行《公路桥涵养护规范》(JTG H11—2004)为依据,提出一种考虑桥梁实际技术状况等级的钢筋混凝土简支梁桥限载分析方法,并推算了不同时期规范中桥梁在不同技术状况等级下的典型车辆限载建议值;以结构可靠度理论和现行规范设计表达式为基础,以设计活恒载比为基本参数建立了公路桥梁限载简化分析模型;以现行桥梁设计规范抗力标准值为基准确定了不同技术状况等级桥梁对应的抗力修正系数;应用公路桥梁限载分析程序分别计算了按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ 023—85、JTG D62—2004和JTG 3362—2018)设计的桥梁在不同技术状况等级下的限载系数;依据设计汽车荷载标准值效应限值与典型车辆荷载效应等效假定,提出了钢筋混凝土简支梁桥的限载建议值。分析结果表明:在相同的技术状况和安全等级下,JTJ 023—85规范中汽车-超20级和汽车-20级桥梁限载较JTG D62—2004规范中安全等级一级的公路-Ⅰ级和公路-Ⅱ级高,最大差值分别为1.2和5.0 t;JTG 3362—2018规范中公路-Ⅰ级和公路-Ⅱ级的桥梁限载明显高于JTJ 023—85和JTG D62—2004规范,最大差值分别为13.8和8.6 t,且技术状况等级越高,桥梁限载差值越大;不同时期规范中桥梁初始设计抗力的差异导致其在相同技术状况等级下的典型车辆限载不同,在按技术状况等级对在役桥梁制定限载措施时,应考虑不同时期设计规范的影响。