铁路UHPC梁的正截面抗弯承载力计算公式及应用

研究目的:为发挥UHPC抗拉强度高的优势,探索在铁路UHPC梁抗弯承载力设计中合理计入UHPC的抗拉强度,以现有铁路桥涵规范为基础,建立预应力UHPC矩形和T形截面梁考虑UHPC抗拉强度的正截面抗弯承载力计算公式。通过与27组试验梁的试验结果对比,验证抗弯承载力计算公式的可行性。结合24 m跨度的预应力UHPC铁路桥梁设计实例,对比分析考虑UHPC抗拉强度后梁体的抗弯承载力和安全系数。研究结论:(1)结合铁路桥梁设计规范体系,推导了考虑UHPC抗拉强度的铁路UHPC桥梁抗弯承载力计算公式;(2)对比27组试验梁的结果,本文抗弯承载力计算公式与试验结果吻合良好,可供工程设计使用;(3)与不考虑UHPC抗拉强度的承载力结果相比,考虑受拉区UHPC抗拉强度后的预应力UHPC梁的极限承载力可提高约6%,在进行铁路UHPC梁设计时考虑截面受拉区UHPC的贡献可进一步优化截面和节约材料;(4)本研究结果对铁路UHPC梁的设计具有理论指导意义。

玄武岩纤维筋混凝土梁正截面抗弯承载力试验研究

为了研究BFRP筋混凝土梁的抗弯性能,进行了不同配筋率和不同配筋形式BFRP筋混凝土梁的四点弯曲试验,分析了试件的跨中挠度、抗弯承载力和裂缝分布规律。结果表明:BFRP筋混凝土梁的弯矩-挠度曲线表现出试件开裂、峰值弯矩为转折点的三折线特征;BFRP筋与钢筋混合配筋梁的弯矩-挠度曲线表现出试件开裂、钢筋屈服和峰值弯矩为转折点的四折线特征;BFRP筋与钢筋混合配筋能提高钢筋混凝土梁的抗弯承载力,减小BFRP筋混凝土梁的挠度和裂缝宽度,同时发挥BFRP筋强度高的特点;BFRP筋与钢筋混合配筋梁符合平截面假定,并给出了正截面抗弯承载力计算公式。

FRP筋混凝土梁正截面抗弯承载力设计研究

基于本课题组9根、国内外其他学者102根FRP筋混凝土梁的试验结果以及本课题组完成的38根FRP筋混凝土梁的有限元参数分析结果,对FRP筋混凝土梁的正截面抗弯承载力进行了较系统的研究。研究表明FRP筋混凝土梁的破坏模式有受拉破坏、平衡破坏和受压破坏三种。确定了FRP筋混凝土梁的最小配筋率以及配筋率与破坏模式的关系;给出了FRP筋"名义屈服强度"的计算公式,并较系统地提出了FRP筋混凝土梁正截面抗弯承载力的设计建议。与ACI440.1R-01中的设计方法相比,基于该文设计建议的计算值与试验结果更为接近。

负载锈蚀钢筋混凝土梁正截面抗弯承载力研究

采用自主设计的混凝土梁反力加载试验装置,对不同负载条件下锈蚀钢筋混凝土梁的抗力性能进行研究。在试验梁跨中设置保水槽并盛装3%的Na Cl溶液模拟海洋环境,采用恒电流加速锈蚀钢筋,试验工况分为不负载锈蚀、连续负载锈蚀、负载锈蚀卸载、负载不锈蚀及完好梁等5种,其中负载水平又按梁极限承载力的25%、45%和65%分为3种。研究表明:相同条件下,持荷状态对梁内钢筋的平均锈蚀率影响不明显,但负载水平对钢筋的锈蚀形态具有重要影响,随着负载水平的增加,钢筋的不均匀锈蚀程度渐趋显著;相同条件下,持续负载与否对锈蚀梁的承载力具有影响,较未负载锈蚀梁而言,负载锈蚀梁卸载后重新加载至破坏时两者极限承载力相近,但负载锈蚀不卸载梁的承载力更高;现有锈蚀梁正截面承载力计算模型具有一定的可靠性,然而尚不能充分揭示其退化机理。

碳纤维布加固钢筋混凝土T形梁的抗弯承载力计算与分析

针对碳纤维布(CFRP)在加固领域内的广泛应用与目前国家规范中碳纤维加固T型梁理论空缺的矛盾,以梁的平截面假定为基础,研究了CFRP加固T型截面钢筋混凝土梁的弯曲破坏问题。对两种类型的CFRP加固T型截面梁,讨论了其不同的极限破坏形态,提出了相应的抗弯承载力的实用计算公式,弥补了规范中的不足。并研究了配筋特征值、加固特征值等影响CFRP加固承载力的主要因素,得出了在CFRP加固T型梁设计中的关键问题是正确界定梁的正截面极限承载力,确定梁的最后破坏形态,避免梁发生脆性破坏的结论。最后指出U形箍锚固是一种便捷有效的附加锚固方式,可以提高加固的承载力,并给出了具体的设计算例,该理论对工程的应用具有一定的参考价值。

旧桥主梁承载力分析与加固措施

为解决旧桥主梁承载能力下降快、安全储备小的问题,通过对旧桥进行受力检算和病害分析,提出了主梁抗弯加固设计方案,即跨中底板一定范围内粘贴两道宽度为40 cm的碳纤维布,边梁设置双层,中梁设置单层,在底板纵向碳纤维布端部截断处设置20 cm宽的U型碳布压条,其延伸长度范围内设置4道40 cm的宽U型箍锚固,并于中横隔板两侧分别设置20 cm宽的U型箍碳布。针对部分主梁抗剪不足问题,提出了具体加固措施,从距支点100 cm处开始斜向45°粘贴8 mm厚钢板,每道宽度15 cm,呈非等间距分布粘贴,其中边梁设置13道,中梁设置10道,并与上端粘贴纵向钢板压条予以锚固。结果表明:验算加固后的主梁抗弯和抗剪承载力均满足设计要求,具备一定的安全储备,研究可为同类主梁加固设计、运营管理和养护措施制定等提供参考。

高强砂浆粘贴碳纤维网格布加固钢筋混凝土梁正截面受弯性能试验研究

通过对5个不同的高强砂浆粘贴碳纤维网格布加固钢筋混凝土梁加固试件及1个未加固试件的对比试验,分析了该加固方法的有效性,测试了各试件抗弯承载力、延性、破坏形态,并提出了该类构件的抗弯承载力计算方法。结果表明:(1)采用高强砂浆粘贴碳纤维网格布加固梁后,梁的抗弯承载力提高了36%~57%;(2)可通过在梁底增加粘贴层数或在梁侧增加粘贴面积提高高强砂浆粘贴碳纤维网格布加固钢筋混凝土梁的抗弯承载力,在梁侧粘贴时,粘结高度不宜超高梁高的1/2;(3)用本文建议公式可计算高强砂浆粘贴碳纤维网格布加固钢筋混凝土梁正截面受弯承载力,公式中的纤维网格布抗拉强度折减系数,对于在梁底粘贴1层粘贴碳纤维网格布的构件可取0.5;对于在梁底粘贴2层粘贴碳纤维网格布的构件可取0.7;对于梁底全部以及梁侧1/2高度处粘贴1层的构件,可取0.45。

混凝土强度等级达不到设计要求对梁板结构承载力影响的理论分析

在理论上对混凝土强度等级达不设计要求,对梁板结构承载力影响作出分析,列出对正截面抗弯承载力的影响,对斜截面抗剪承载力的影响。

组合楼板承载能力试验及影响因素分析

组合楼板可能发生的主要破坏模式有:纵向水平剪切粘结破坏、正截面弯曲破坏等,文中通过试验及数据回归、应力图等分别得到组合楼板的纵向抗剪承载力计算公式和正截面抗弯承载力计算公式,并对组合楼板承载能力影响因素进行分析,进一步完善组合楼板的承载能力计算方法,为组合楼板的设计提供了一定的理论依据。

钢筋混凝土矩形截面梁纵向配筋率影响分析

推导了含有配筋率的用于钢筋混凝土矩形梁正截面抗弯承载力、挠度及最大裂缝宽度计算的表达式。在满足正截面承载力要求的基础上,分析了纵向配筋率的变化对挠度及最大裂缝宽度的影响。

新型预应力支护桩结构体系及配筋方法研究

常规桩锚支护体系中支护桩主筋不能回收,支护任务完成后成为建筑垃圾,造成极大的资源浪费。为响应国家“双碳”战略,提出一种新型可回收主筋的预应力支护桩。对该新型支护桩的结构构造、材料选择、施工工艺流程、回收主筋技术要点等方面进行介绍,对其受力方式和工作机理进行深入研究,基于传统的计算方法,提出一种新的配筋计算方法。为了确定新方法中张拉控制应力的合理取值范围,应用ABAQUS有限元软件进行了数值模拟分析,得到不同工况下新型支护桩的抗弯承载力,并将其与新的配筋计算方法得出的抗弯承载力结果进行对比,结果表明,新的配筋方法仅适用于张拉控制应力不超过300 MPa的情况。

大跨半钢板混凝土简支梁承载力性能试验研究

为了研究大跨半钢板混凝土组合梁的承载力和变形性能,对一个1∶3缩尺的大跨简支梁试件进行了静载试验研究。通过分析试件在加载过程中的挠度、应变和裂缝的发展,研究了此类构件的受力特点和破坏形态,结果表明该类型构件中的钢板、混凝土和钢筋能够很好的协同工作,整个构件具有较高的承载力和刚度,同时表现出很好的延性。最后,通过对比实测数据和理论计算结果,检验了现行规程中组合梁正截面抗弯承载力和短期刚度的计算公式,为工程设计提供参考。

角钢干式连接加固钢筋混凝土梁正截面受弯性能的试验研究

为大幅度提高既有钢筋混凝土梁的正截面抗弯承载力同时避免混凝土湿作业,提出了一种采用角钢加固钢筋混凝土梁的方法.通过对5个不同连接方式的加固试件及1个未加固试件的对比试验,试件均为中和轴在翼缘内且受压纵筋较少、可忽略不计的T形梁,分析了该加固方法的有效性,测试了各试件抗弯承载力、延性、破坏形态,对比分析了本文提出的对应的计算方法计算的抗弯承载力的准确性.结果表明:①采用螺栓连接的角钢加固钢筋混凝土梁,四根角钢加固的构件TL3~TL6的抗弯承载力比未加固构件提高了1.4倍左右,两根角钢加固的构件TL2的抗弯承载力比未加固构件提高了1.0倍左右;②对比加装U型箍板构件TL5与未加装U型箍板构件TL3的正截面抗弯承载力,加装U型箍板对加固梁的正截面抗弯承载力提高5%左右,螺栓间距对加固梁的正截面抗弯承载力影响不大;③按本文提出的计算方法,加固梁的抗弯承载力实测值为计算值的1.01~1.15倍,较为吻合.

钢筋混凝土T型叠合梁静力性能试验研究

本文研究的钢筋混凝土T型叠合梁包括两种,其中叠合梁一由倒T型预制梁、预制板和现浇板组成,叠合梁二由矩形预制梁、预制板和现浇板组成。进行了两种叠合梁及现浇对比梁在单调荷载下的足尺模型试验,对叠合梁的破坏形态、预制梁与预制板之间和预制板与现浇板之间的滑移、截面整体工作性能、正截面受弯承载力与位移延性等进行了研究。研究表明:叠合梁与现浇梁均发生了弯曲破坏;在受力全过程中,叠合梁的截面应变分布满足平截面假定的要求;峰值荷载作用下,叠合梁中实测的预制梁与预制板之间和预制板与现浇板之间的滑移分别小于0.15mm和0.09mm,表明本文采取的叠合面抗剪构造措施是有效的;叠合梁的正截面受弯承载力较相应的现浇梁低4%～12%;3个试件都具有良好的延性特性,其位移延性系数均大于6.0,且叠合梁的位移延性较现浇梁的低1%～15%。研究结果表明,本文研究的两种钢筋混凝土T型叠合梁与现浇对比梁的总体性能均较为接近,均可满足工程设计要求。

新型组合结构——给水钢管混凝土组合梁的试验研究

对模拟实际工程中将给排水钢管埋于梁内的组合梁进行了试验研究,为在工程中更好地应用与完善钢骨混凝土结构设计理论提供试验依据。根据6根不同的埋梁给排水钢管组合梁的三点弯试验结果,研究该特殊的组合结构构件正截面抗弯的受力性能、刚度和构件的裂缝发展与破坏形态。从现有的几种计算方法出发建立适合该组合梁的计算公式。并对几种计算方法的优缺点进行了分析和讨论,以便工程应用。

双侧槽钢加固钢筋混凝土梁正截面受弯性能的试验研究

为大幅度提高既有钢筋混凝土梁的正截面抗弯承载力同时避免混凝土湿作业,提出了一种采用双侧槽钢加固钢筋混凝土梁的方法。通过对5个不同连接方式的加固试件及1个未加固试件的对比试验,分析了该加固方法的有效性,测试了各试件抗弯承载力、延性、破坏形态,对比分析了各种计算方法计算试件抗弯承载力的准确性。结果表明:1)采用螺栓连接的双侧槽钢加固钢筋混凝土框架梁后,框架梁的正截面抗弯承载力有大幅度提升;2)采用螺栓连接的双侧槽钢加固钢筋混凝土梁试件的抗弯承载力是按GB 50017—2017《钢结构设计标准》中钢与混凝土组合梁方法计算的抗弯承载力的73%~78%;3)采用螺栓连接的双侧槽钢加固钢筋混凝土梁试件的抗弯承载力是按YB 9082—2006《钢骨混凝土结构技术规程》中叠加方法计算的抗弯承载力的1.21~1.28倍;4)采用螺栓连接的双侧槽钢加固钢筋混凝土梁试件的实测抗弯承载力是按JGJ 138—2016《组合结构设计规范》中考虑内置钢骨应力分布影响后计算的抗弯承载力的0.96~1.01倍,较为合理。

承压状态下网状箍筋约束PC管桩抗震性能试验

与普通混凝土桩相比,预应力混凝土管桩(PC管桩)抗震性能差,为改善其性能提出一种新型网状箍筋约束的PC管桩.通过对2组共4根PC管桩试件在不同轴压比下的拟静力试验,研究配筋形式、轴压比对其抗震性能的影响,其中一组为新型网状箍筋约束另一组为普通螺旋配箍,各组轴压比分别为0.3、0.5.详细记录试验破坏过程,得到试件的滞回曲线、骨架曲线、承载力、变形能力,刚度退化曲线和耗能能力等.试验结果表明:各试件均产生受弯破坏,延性系数在2.99~3.96之间;网状箍筋约束试件耗能能力强,其滞回环较螺旋配箍试件饱满;试件承载力、延性以及耗能能力受轴压比影响较大,轴压比越大,承载力越大,延性及耗能能力越差.给出了网状箍筋约束PC管桩正截面承载力计算公式,同时,对高轴压比作用下预应力混凝土管桩正截面抗弯承载力公式提出了修改建议.

压型钢板-混凝土组合楼板在电厂主厂房中的应用

文章介绍压型钢板与混凝土组合楼板具有的几种优点,从混凝土强度等级、压型钢板混凝土组合板的高度、组合板的含钢率和压型钢板的高度四个方面分析比较,得出组合板的含钢率和组合板的高度对组合板的抗弯承载力具有主导作用;根据相关资料,建议在组合楼板纵向受剪计算中采用美国ASCE标准(m-k系数)方法,并用ft代替姨fc',使公式具有物理意义且符合国内情况;分析组合楼板剪力钉的两种主要类型的施工工艺利弊。

转体状态下的大悬臂承台受力分析

文章以某工程项目为例,从计算方法、承台受力分析、桩基反力分析三个方面分析了大悬臂状态下的承台结构,从而为转体状态下的大悬臂承台的下部结构设计提供了有益的参考。

谈粘钢法与碳纤维加固混凝土梁经济技术对比

指出粘钢加固法和粘贴碳纤维布加固法均为外粘材料法,是工程实践中经常用到的方法,以一钢筋混凝土简支梁的正截面抗弯承载力不足为例,采用两种加固方法分别进行设计计算,并从技术经济角度进行对比,为实践中选择加固方案提供参考。