开裂钢筋混凝土梁正常服役有效惯性矩随机分析

由于混凝土材料的不确定性和非线性特性,开裂钢筋混凝土梁的有效惯性矩很难准确地预测,往往影响了对结构正常使用极限状态的准确估计.按我国规范,推导了在正常使用极限状态范围内,钢筋混凝土梁的有效惯性矩无量纲表达,并利用蒙特卡洛抽样进行了随机分析;对应不同的配筋率,研究了有效惯性矩随机分析和确定性分之间的差异及其产生的机理,利用偏相关系数表达各随机变量与有效惯性矩之间的敏感性.分析结果表明:由于混凝土的开裂非线性,采用模型参数的均值进行确定分析的结果与采用模型随机参数进行随机分析结果的均值不一致,这种不一致是由混凝土截面开裂发生的随机性与开裂前后刚度的差异共同引起;通过随机分析结果回归,给出了钢筋混凝土梁有效惯性矩的预测均值与95%保证率的预测范围列表;混凝土抗压强度对有效惯性矩几乎没有影响,而混凝土抗拉强度的敏感性最大.

基于有效惯性矩的预应力混凝土梁的挠度计算

针对预应力混凝土梁计算所存在的问题,推导了基于有效惯性矩法的挠度计算公式,并编制了Matlab程序对公式中参数进行研究,通过与试验结果进行对比,发现该公式能较好地模拟预应力混凝土梁的三折线荷载挠度曲线,弥补了规范公式的不足。

隔热型材惯性矩分析与计算

本文通过对欧标EN14024-2004附录C《隔热型材的有效惯性矩》的分析,讨论了隔热型材有效惯性矩的计算步骤,并简单介绍了如何使用软件计算隔热型材的有效惯性矩。

钢-PVA混杂纤维增强水泥基复合材料永久模板叠合RC单向板短期刚度计算方法

钢-PVA混杂纤维增强水泥基复合材料(HFRCC)具有良好的受拉韧性和耐久性能,是永久模板的理想材料。首先探究了PVA纤维掺量对HFRCC工作性能和抗折强度的影响,随着PVA纤维掺量增加,HFRCC的工作性能显著减弱,抗折强度先增大再减小,最终选用含有1.5%钢纤维和0.25%PVA纤维的HFRCC来制作永久模板。随后对六个HFRCC永久模板叠合RC单向板和一个RC单向板进行了四点受弯试验,探究了HFRCC-RC界面处理方式和配筋率对叠合板受弯性能的影响。试验结果表明:抹平、等距凹槽和钢钉拉毛三种界面处理方式对叠合板受弯性能的影响可以忽略;HFRCC模板能够有效限制裂缝发展,减小裂缝宽度和间距,叠合板的开裂弯矩相比于普通混凝土板提高了20.1%~31.7%。分别采用刚度解析法和有效惯性矩法建立了HFRCC-RC叠合板短期刚度计算方法,两种方法均有较高的计算精度且离散性较小。

密拼连接叠合双向板挠度计算方法研究

根据已完成的四边不出筋密拼连接叠合双向板原位加载试验研究成果,分析了钢筋桁架叠合双向板与现浇板抗弯刚度、挠度存在差异的机理。考虑弯矩调整、裂缝分布、支座附加筋及钢筋桁架等因素引入相关挠度折减系数对既有挠度计算方法进行修正。基于ACI318有效惯性矩方法、修正ASCE方法对叠合双向板挠度进行理论计算得出,ACI318有效惯性矩方法计算结果高估了叠合双向板弹性阶段刚度,修正ASCE方法适用于弹性阶段。解析刚度法结合修正挠度计算方法可用于计算叠合双向板挠度,适用于叠合双向板弹性和塑性阶段,计算值与实测值吻合较好。通过数值模拟开展参数分析得出,叠合双向板的抗弯刚度随现浇层与预制底板厚度比值的增大而提升明显,但钢筋桁架与支座附加筋等因素的刚度增强效应会减小。

BFRP筋部分钢纤维增强混凝土梁挠度研究

通过6根BFRP筋混凝土梁短期荷载作用下的四点弯曲试验,研究了钢纤维掺入率与钢纤维混凝土层高度对裂缝宽度、挠度以及裂缝闭合性能的影响,并对裂缝宽度、挠度以及卸载后裂缝闭性能进行了分析。研究结果表明:试验梁在极限荷载作用下,相同钢纤维掺入率下的BFRP筋部分钢纤维与全截面钢纤维增强混凝土梁所呈现出的裂缝宽度较为相近;试验梁在卸载后裂缝出现闭合,随着掺入率与钢纤维混凝土层高度的增加,裂缝的闭合性能越显著;在正常使用状态下,随着钢纤维掺入率与钢纤维混凝土层高度的增加,BFRP筋混凝土梁的抗弯性能提高明显。基于试验数据,通过修正梁截面有效惯性矩,提出适用于钢纤维作用下的BFRP筋混凝土梁的挠度计算公式,利用该计算公式得到的计算结果与试验结果进行对比,吻合效果较好。

钢筋钢纤维全轻混凝土叠浇梁抗弯刚度试验研究

钢纤维全轻混凝土叠浇梁兼具钢纤维全轻混凝土质量轻、抗拉性能好与普通混凝土抗压性能好的优良特性.通过14根钢筋钢纤维全轻混凝土叠浇梁、2根钢筋混凝土梁和2根钢筋钢纤维全轻混凝土梁的正截面受力性能对比试验,研究分析了钢纤维体积率、钢纤维全轻混凝土截面高度对叠浇梁正截面抗弯刚度的影响规律,提出了基于有效惯性矩的钢纤维全轻混凝土叠浇梁正截面抗弯刚度计算公式.结果表明:叠浇梁的正截面抗弯刚度随着钢纤维体积率的增加而增大,随着钢纤维全轻混凝土截面高度比例的增大而减小;基于有效惯性矩的抗弯刚度进行叠浇梁的挠度计算结果与试验结果符合良好.

新型BFRP筋增强混凝土受弯构件挠度控制

玄武岩纤维塑料增强筋（BFRP筋）的特性导致以其为增强筋的受弯构件出现裂缝后刚度降低非常明显，变形发展过快。因此，对BFRP筋混凝土梁的设计主要应根据其变形性能标准的要求来进行。为方便设计人员进行BFRP筋受弯构件设计，结合试验研究，通过对比国内外有关FRP筋混凝土梁开裂截面有限惯性矩计算模型的研究，探索出适合BFRP筋混凝土梁开裂截面有效惯性矩计算模型；通过建模分析，表明有限元计算模型和其他几种计算模型一起可以应用于BFRP筋混凝土梁直接挠度控制。推导出FRP筋受弯构件配筋率计算公式，结合直接挠度控制研究，提出通过控制跨高比限值来进行梁尺寸初选的间接挠度控制计算公式。

小剪跨比沙漠砂混凝土深梁短期刚度试验

通过制作1根普通混凝土深梁和8根沙漠砂混凝土深梁来研究沙漠砂掺量、剪跨比、箍筋配筋率和混凝土强度等级对沙漠砂混凝土深梁挠度和短期刚度的影响,并采用中国混凝土结构设计规范和有效惯性矩法对深梁试件短期刚度进行理论值计算。结果表明:沙漠砂混凝土深梁试件跨中挠度随剪跨比和箍筋配筋率的增大而增大,随混凝土强度等级的增大而减小,随沙漠砂掺量的增加呈现先增大后减小的趋势;深梁试件开裂时的短期刚度采用中国混凝土结构设计规范得到的计算值与试验值更为接近,而在极限状态下采用有效惯性矩法对试件短期刚度进行理论值计算精度更高,其变异系数为0.125。

轻钢桁架龙骨外墙挂板抗弯刚度分析及试验研究

在装配式钢结构住宅建筑发展过程中,对外围护体系提出了新的要求。本文研究一种应用于钢结构住宅的新型轻钢结构外墙挂板,分析挂板的抗弯刚度并进行试验研究。研究轻钢桁架龙骨外墙挂板使用阶段刚度,通过对墙板刚度的理论分析确定影响墙板刚度的因素。共选取了桁架龙骨个数、桁架龙骨高度、龙骨钢筋直径以及内外饰面板的厚度这四个因素,通过四组共12个3600×2400 mm的足尺模型进行试验,探究了在单调荷载作用下各个因素对墙板的刚度影响,试验发现改变龙骨的布置及设计能大幅改变墙板的刚度。根据试验数据计算得到墙板实测刚度值,对比分析不同的刚度理论值与实测值,确定对桁架龙骨刚度进行分析的计算方法可有效的反映墙板整体的刚度,最大误差为13.5%。本文的研究可以为这类轻钢外墙挂板的刚度设计提供参考。

加强铝合金隔热型材产品质量的探讨

从复合材料力学及隔热型材有效惯性矩计算入手,结合复合材料及其构件的结构状态,论述了采用合格的隔热材质,隔热型材内外铝材及其高、低温纵向剪切强度及啮合工艺的重要性,以及采用合格的隔热材质及其型材工艺等对其质量的影响,并对加强铝合金隔热型材产品的质量进行了探讨。

高强钢筋混凝土梁疲劳变形的理论与试验研究

以高强钢筋混凝土梁的疲劳试验为基础,分析高强钢筋混凝土梁在疲劳荷载作用下变形的一般规律,用有效惯性矩对高强钢筋混凝土梁在疲劳荷载作用下的刚度进行计算,提出高强钢筋混凝土梁疲劳刚度的计算方法和计算公式,并同试验结果进行对比,计算值与试验结果吻合良好。

FRP筋混凝土受弯力学性能预测模型

对五根配有GFRP筋的混凝土梁进行了三分点静力加载试验,研究在不同荷载水平下的裂缝开展情况、纯弯段的曲率以及跨中最大挠度的变化规律.在此基础上,考察了混凝土受弯构件挠度计算中的有效惯性矩法和曲率法.比较结果表明,基于有效惯性矩的计算公式仅能较好地预测低荷载水平下梁跨中挠度的发展情况,随着荷载水平的提高,预测误差变得越来越明显.曲率法中的全曲率法(CCA)预测的跨中挠度变化规律与试验数据最为接近,但CCA法过于繁琐,不适于工程计算.CCA法的简化形式-SCA法在预测截面应变发展规律方面与CCA法同样具有较好的精度,在预测梁跨中挠度方面,SCA法的精度略优于有效惯性矩法.

聚丙烯纤维增强混凝土梁变形性能的试验研究

为探究PP-ECC梁与RC梁变形发展规律的区别,通过逐级加载和循环加载两种加载制度对4根PPECC梁和4根RC梁进行抗弯试验;同时,基于有效惯性矩法推导出适用于短期荷载作用下PP-ECC梁的最大变形计算公式.研究结果表明:逐级加载下,PP-ECC梁呈现出更为明显的塑性变形阶段,与RC梁相比,PP-ECC梁经过5次循环加载后的循环荷载变形曲线与原曲线拟合度较好;循环加载过程中,PP-ECC梁在基准荷载下的加载变形增长率和卸载变形增长率均小于相同配筋率的RC梁,呈现出更好的抗损伤变形能力和变形恢复能力;基于有效惯性矩法推导出的变形修正模型计算结果与试验结果拟合度较好,可应用于实际工程对PP-ECC梁在短期荷载作用下最大变形的计算.

再生骨料混凝土梁挠度计算研究

通过有效惯性矩法计算了再生骨料混凝土试验梁的挠度值,并与实测值进行对比,有效惯性矩法挠度计算值基本小于实测值。与采用《混凝土结构设计规范》方法的挠度计算值对比,有效惯性矩法对再生混凝土梁挠度计算值更为接近试验值。M/Mu在0.5~0.9之间时,理论计算挠度值与试验挠度值较为接近;随着M/Mu的增加,理论计算结果和试验差值增加;M/Mu在0.5~0.6之间,计算结果和试验最为接近;随着骨料替换率的增加,理论计算挠度和试验挠度差值增加。

UHPC梁短期刚度理论与试验研究

超高性能混凝土(Ultra high performance concrete,简称UHPC)是一种具有高强度、高韧性、高耐久性和高抗冲击性能的水泥基复合材料。通过现有的两种刚度计算方法—有效惯性矩法及刚度解析法,结合UHPC材料特性,相应地建立了UHPC短期刚度计算方法。通过对12根UHPC梁试验结果的分析,发现该文建立的两种短期刚度计算方法均能有效地计算试验梁的短期刚度,精度满足工程计算要求,其中有效惯性矩法的计算值更接近试验值。

BFRP筋混凝土梁挠度研究

国内外目前对FRP筋的研究主要集中在CFRP筋、GFRP筋和AFRP筋上,而BFRP筋的研究相对欠缺。通过BFRP筋混凝土梁的挠度研究,推导出BFRP筋混凝土梁开裂后截面惯性矩计算公式,从而考虑受力过程中受拉刚化的影响,采用国内外常用的截面有效惯性矩计算方法,结合BFRP筋力学性能指标,计算了BFRP筋梁的挠度,并提出基于挠度控制的BFRP筋梁跨高比。

长期荷载作用对钢-竹组合梁力学性能影响

为研究钢-竹组合工字形梁经历长期荷载作用后的力学性能,以竹胶板厚度、钢板厚度、含钢率为参数设计2组共12个试件,其中一组经过1 a的长期荷载作用后进行受弯破坏试验,另一组直接进行短期受弯试验,对比研究长期荷载作用对组合梁极限承载力衰减、挠度变形、构件延性、截面应变等方面的影响;同时基于有效惯性矩法对组合梁破坏时的挠度进行计算分析.结果表明:组合梁破坏试验现象与其含钢率有关,一般表现为下翼缘竹胶板脱胶开裂,随着含钢率的增加,组合梁破坏范围逐渐向上部扩散;长期加载后,组合梁延性发生改变;竹胶板长期受拉或受压对组合梁的影响基本相同,组合梁中性轴位置未发生改变;组合梁极限承载力衰减程度与竹胶板厚度、钢板厚度、含钢率均有关;由挠度计算公式得到的计算值与试验值吻合较好,误差均在10%以内.

穿条式隔热铝型材抗剪强度对门窗性能的影响

隔热铝合金型材由中间隔热材料将内外两部分铝合金型材连接而成,其隔热材料与铝合金复合后的纵向抗剪强度的大小,直接影响了铝合金隔热型材的有效惯性矩的大小。本文通过隔热型材不同弹性组合值C对隔热型材有效惯性矩的计算,分析弹性组合值对门窗抗风压性能及气密、水密性能的影响,并提出了解决方法。

CFRP筋体外预应力加固T形截面混凝土梁短期挠度计算方法

通过静力试验和理论分析,研究CFRP筋体外预应力加固T形截面混凝土梁在短期荷载作用下的使用性能,探讨短期挠度计算方法。结果表明,CFRP筋体外预应力加固梁的荷载-跨中挠度曲线呈三折线变化;跨中截面混凝土和CFRP筋的平均应变在梁体开裂之前沿截面高度基本呈线性变化,开裂后,CFRP筋的平均应变明显小于梁底混凝土的应变。基于试验结果,计算开裂刚度折减系数和CFRP筋粘结特征系数,考虑二次效应的影响,运用有效惯性矩法建立了CFRP筋体外预应力加固T形截面混凝土梁的短期挠度计算公式,可供实际工程设计参考。