活性粉末混凝土连续梁塑性性能试验

为了研究活性粉末混凝土连续梁的塑性性能,制备了5根钢筋活性粉末混凝土两跨连续梁,完成了单跨单点加载试验.考察了试验梁在加载过程中的开裂、中支座控制截面受拉纵筋屈服、跨中控制截面受拉纵筋屈服和极限破坏状态等阶段的受力特征,基于试验结果提出了在设计用承载能力极限状态和真实承载能力极限状态下的中支座两侧等效塑性铰长度计算公式,以及以中支座控制截面相对塑性转角和中支座相对受压区高度为自变量的弯矩调幅计算公式.

火灾下活性粉末混凝土梁斜截面承载性能研究

为探明火灾下活性粉末混凝土(Receative power concrete,RPC)梁斜截面承载性能退化规律,设计制作了六根RPC简支梁试件,开展了恒载下ISO834标准火灾试验,获得了时间-位移曲线、荷载-位移曲线、内部温度变化、裂缝开展、破坏形态、高温爆裂等数据,分析了剪跨比、荷载水平、配箍率、纵筋配筋率对火灾下RPC梁斜截面承载性能的影响规律。结果表明:剪跨比、荷载水平是影响RPC梁斜截面耐火极限的关键因素,剪跨比由2.5增至3.5,荷载水平由0.25增至0.45,RPC梁耐火极限可降低30 min以上;配箍率对RPC梁的斜截面承载力和耐火极限影响显著;纵筋配筋率对RPC梁耐火极限影响甚微。火灾高温、爆裂削弱了RPC梁的斜截面承载性能,爆裂导致内部材料直接受火,加速其力学性能劣化,使梁斜截面承载力降低33.5%以上。该研究可为火灾下RPC梁斜截面承载安全及火灾后加固修复提供参考。

活性粉末混凝土预应力箱梁施工技术研究

目前的高强与高性能混凝土存在抗折强度不高、脆性大、体积稳定性不良等缺点,活性粉末混凝土(RPC)是一种新型材料,具有良好的力学性能和高抗渗性,能够更大程度地降低混凝土用量和结构自重,从而达到安全可靠、节约成本的目的。该文将活性粉末混凝土应用于公路预应力箱梁中,通过创新优化配合比、改变传统运输工艺、蒸气养生棚养生技术研究,有效缩短活性粉末混凝土的浇筑时间,保证浇筑质量和强度。

活性粉末混凝土开孔梁受力性能研究

开孔梁可以有效降低结构层高和自重,但孔洞的存在对梁的受力性能造成了一定影响。文章基于塑性损伤有限元模型,分析了不同形状、孔径、水平和竖向位置等开孔参数对活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,RPC)开孔梁的极限承载力、变形及延性的影响。结果表明:开孔面积相同时,不同开孔形式的RPC开孔梁之间的受力性能差异不大;开孔梁的极限承载力及延性随着孔径的增加而减小,而变形随着孔径的增加而增大;洞口位于弯剪段,开孔梁极限承载力及延性较纯弯段内的开孔梁有大幅降低;孔洞偏向混凝土受压区对开孔梁极限承载力、变形以及延性的影响十分明显。根据开孔梁受力性能,对RPC梁孔洞的设置提出了相应的设计建议。

铁路32m预应力活性粉末混凝土低高度梁力学性能研究

针对铁路32m预应力活性粉末混凝土低高度T形梁,通过实梁静载试验和有限元分析,研究其受力性能。进行的2个循环加载试验结果表明:梁体跨中处应变沿梁高分布呈线性变化,而且该梁均呈现线弹性工作状态,平截面假定适用;梁体下翼缘的底面和侧面均未出现裂缝,该梁具有良好的抗裂性能。运用ANSYS有限元分析软件进行梁跨中截面受力全过程分析,得到该梁的抗裂安全系数为1.4,极限承载力安全系数大于2.28,满足相关设计规范要求。

高强钢筋活性粉末混凝土梁抗弯性能试验研究

为研究高强钢筋活性粉末混凝土(RPC)梁在弯矩作用下的受力特性和其抗弯性能的影响因素,设计制作20根高强钢筋RPC矩形梁进行抗弯承载力试验,分析梁的破坏形态、荷载~挠度曲线、裂缝的发展和分布,研究配筋率和钢筋强度对抗弯性能的影响规律。结果表明:RPC适筋梁的正截面破坏过程与普通混凝土梁相似,表现出良好的延性,少筋梁和无筋梁具有一定的延性;相同钢筋强度RPC梁的开裂弯矩和极限承载力随配筋率增加而增大;相同配筋率时,RPC梁的极限承载力随钢筋强度增加而增大,但钢筋强度对开裂弯矩影响不大;试验过程中,梁的截面应变符合平截面假定;根据简化理论计算的RPC梁极限弯矩值和试验值吻合良好。

预应力活性粉末混凝土箱梁抗剪性能试验研究

通过对9片预应力高性能活性粉末混凝土(RPC)薄壁箱梁进行荷载试验,研究配箍率、剪跨比等参数对RPC箱梁抗剪性能的影响,对比分析不同参数下试验梁的破坏形态、荷载-挠度关系、开裂荷载及抗剪承载能力、腹板主压应变角、箍筋应变等的发展规律。试验结果表明:在实验室条件下普通养护的掺入体积掺量为2%钢纤维的RPC试件立方体抗压强度可达110MPa,劈裂强度约为9MPa,弹性模量约为42000MPa;抗剪承载力和临界斜裂缝倾角均随着剪跨比的增大而减小,由腹板平均应变计测试得到的主压应变倾角可以较好地反映斜裂缝倾角的变化规律,RPC中钢纤维的掺入导致试验梁裂缝呈现"细而密"的特征。箱梁受剪时总是一侧腹板首先开裂,但极限状态时,箱梁腹板两侧的斜裂缝间距、倾角、宽度及破坏形态基本一致,说明在进行箱梁腹板斜裂缝开裂荷载计算时需考虑两侧腹板受力不均匀的影响,而抗剪承载力计算时可忽略该影响。结合试验结果及其他文献RPC试验梁,提出RPC抗剪承载力建议公式,计算值与试验值比值平均值为0.901,标准差为0.103,建议公式可较好地预测预应力RPC梁抗剪承载力。

活性粉末混凝土T形梁抗剪试验研究

通过改变模型试验梁的剪跨比、配箍率和纵筋配筋率,对12根钢筋活性粉末混凝土(RPC)T形试验梁进行试验,研究活性粉末混凝土T形梁抗剪承载力和破坏形态及主要影响因素。结果表明:与普通混凝土梁相比,活性粉末混凝土T形试验梁具有较高的抗剪承载力和变形能力;剪跨比在1～4范围内时,试验梁的破坏形态表现为斜压和剪压破坏,且与普通混凝土梁的破坏形态有着明显差异;剪跨比、配箍率和纵筋配筋率对试验梁的抗剪承载力影响显著,抗剪承载力随着剪跨比的增大而减小,随配箍率的提高而提高,随纵筋配筋率的增大而增大。

预应力活性粉末混凝土箱梁抗弯性能试验

为研究预应力活性粉末混凝土(RPC)箱梁的正截面受力性能,进行了2片预应力RPC箱梁的抗弯性能试验,研究了RPC箱梁的受力变形特征以及顶板横向预应力对其抗弯性能的影响。结果表明:预应力RPC箱梁具有良好的变形能力,其极限变形可超过跨径的1/50;RPC箱梁正常使用阶段的裂缝宽度和短期刚度可参照《纤维混凝土结构技术规程》(CECS 38:2004)的相应公式计算,其中的钢纤维影响系数可分别取为0.4和0.2;RPC箱梁顶板内的横向预应力对截面抗弯承载力的影响较小,但会使受压区混凝土的应变分布更加均匀,从而减弱箱梁顶板受压的剪力滞效应并增加构件的延性;试验中对顶板内施加2.95MPa的横向预压应力(仅为RPC棱柱体抗压强度94MPa的3.1%)后,可使箱梁受压翼缘的有效分布宽度增加约10%,构件延性指标增加约3%。试验结果验证了提出的预应力RPC箱梁正截面抗裂和抗弯承载力的计算公式。

基于塑性理论的活性粉末混凝土梁抗剪承载力

对14根分别考虑了剪跨比、钢纤维含量、配箍率、配筋率以及纵筋强度影响的HRB 500级纵筋活性粉末混凝土(RPC)梁进行受剪试验,得到其抗剪承载力实测值.基于塑性理论对其进行分析,推导出RPC梁的受剪承载力公式与简化公式,采用该式对构件的抗剪承载力进行了预测,将计算结果与实测值和现行规范公式的计算结果进行了对比.结果表明:基于塑性理论所推导的公式能很好地预测RPC梁的抗剪承载力;简化公式的计算结果离散性不大,适合于工程使用;现有规范的计算结果均较保守,但《纤维混凝土结构技术规程》在材料强度修正中的某些思路值得RPC梁借鉴.

活性粉末混凝土(RPC)槽形梁模型破坏试验研究

活性粉末混凝土 (RPC)具有高强、高耐久性以及高延展性等特点 ,因此 ,RPC在桥梁中有很好的应用前景。但是当前对RPC桥梁的设计研究很少 ,笔者根据自行研制的RPC ,设计了预应力拼装结构的槽形梁模型 ;并进行了RPC槽形梁模型的破坏试验研究 ,以验证槽形梁模型的承载力及发现设计上存在的问题。通过对模型拼装、预应力张拉及模型加载的试验现象的介绍和对试验结果的分析可知 ,破坏时主梁底部的拉应力远没有达到RPC的抗拉极限强度 ,而主梁腹板和下翼缘连接处的局部承载力不足才是主梁破坏的真正原因。最后 ,在总结裂缝发展和模型破坏的原因的基础上 ,对进一步的模型设计提出了修改意见。

活性粉末混凝土(RPC)预应力叠合梁受弯性能研究

为研究活性粉末混凝土(RPC)材料的结构性能,设计了三根活性粉末混凝土无粘结预应力叠合梁,对其受弯性能进行了研究,得到了关于截面应变分布、钢绞线应力增量、中点挠度等有效的试验数据以及试验梁的裂缝分布和破坏特征.试验结果表明,RPC叠合梁的截面应变符合平截面假定;裂缝分布仍然具有明显的纯无粘结预应力梁的裂缝分布特征;荷载 挠度曲线为两直线段形状,且有效预应力越大,试验梁延性越差,破坏时挠度越小.荷载 预应力增量曲线形状与荷载 挠度曲线形状相似,呈两直线段.文中还建立了试验梁的开裂弯矩和刚度计算公式,理论计算结果与试验结果吻合良好.

活性粉末混凝土梁抗剪性能试验研究

为研究HRB500级钢筋活性粉末混凝土(RPC)梁的抗剪工作性能,制作14根试验梁进行四点加载试验,分别考虑剪跨比、钢纤维体积率、配箍率、配筋率以及纵筋强度等方面的影响.通过观察构件斜裂缝开展情况、破坏形态,并分析混凝土应变和剪力-位移曲线等试验数据,得出这些因素对试验梁开裂荷载、抗剪承载力与剪切延性的影响规律,通过现有规范以及塑性剪切理论对RPC梁的抗剪承载力模型及公式进行探讨.结果表明:在一定范围内,构件抗剪承载力随钢纤维体积率、配箍率、配筋率以及纵筋强度的提高而增大,随剪跨比的增加而降低,影响程度各不相同.剪跨比对斜裂缝的倾角与构件的破坏形态影响较大,钢纤维体积率为2%~3%时的抗剪工作性能最优,在一定范围内提高配箍率能够有效改善剪切延性.在现有规范中,CECS 38-2004公式的计算结果与实测值最为接近,且变异系数最小,基于塑性剪切理论所计算的结果更加精确,该理论模型可以用于RPC梁的抗剪承载力公式的推导.

GFRP筋活性粉末混凝土梁正截面抗裂度计算方法

为研究GFRP筋活性粉末混凝土梁抗裂性能,进行8根GFRP筋活性粉末混凝土梁受弯性能试验,获得这类梁的开裂荷载试验值.参照普通钢筋混凝土梁正截面抗裂度计算方法,结合活性粉末混凝土受拉应力-应变关系,建立GFRP筋活性粉末混凝土梁正截面抗裂度计算模型,得到与配筋率成线性关系的截面抵抗矩塑性影响系数的计算公式.将按此公式计算得到的开裂荷载计算值与试验值进行对比,结果表明两者吻合良好.由此得到GFRP筋活性粉末混凝土梁正截面抗裂度计算方法.

CFRP配筋活性粉末混凝土梁延性和变形性能

在对不同参数CFRP配筋活性粉末混凝土梁受弯性能试验研究的基础上,对CFRP配筋活性粉末混凝土梁的延性和变形性能进行了研究,并采用数值分析对CFRP配筋活性粉末混凝土梁的延性性能进行了参数分析.试验和分析结果表明:与CFRP配筋普通混凝土梁相比,CFRP配筋活性粉末混凝土梁具有良好的延性和变形能力;提出的荷载-挠度曲线下降段斜率公式能较好地反映出结构实际受力情形,由此计算的基于能量定义的延性指标与试验值吻合较好;采取增大混凝土极限压应变、增加预应力筋无黏结长度、增大受压钢筋的配筋率或降低有效预应力均能有效增大发生混凝土压碎破坏CFRP配筋RPC梁的延性和变形能力.

大跨活性粉末混凝土连续刚构桥的性能研究

活性粉末混凝土(RPC)在热养护条件下几乎没有收缩,并且在长期荷载作用下的徐变也很小,本文探讨了RPC在大跨梁式桥中应用的可能性.以主梁的应力和结构的刚度为控制目标,拟定了一座主跨为200 m的RPC连续刚构桥,通过与同跨度预应力普通混凝土刚构桥的比较,讨论了不同主梁材料对大跨度连续刚构桥静力性能、稳定性及抗震性能的影响.分析结果表明:由于RPC具有较高的韧性及强度,在不降低结构正常使用性能的前提下,RPC主梁比普通混凝土主梁减轻自重达53%,其主梁截面的几何尺寸往往是由结构的刚度而不是强度控制;同时更轻的结构自重降低了惯性荷载,从而改善了整个结构特别是桥墩的抗震性能;并且桥梁上部结构自重的减轻提高了结构抵抗使用荷载的有效性,增大了桥梁结构的跨径.

活性粉末混凝土(RPC)箱梁剪力滞效应有限元分析

笔者对为青藏线设计的 32m铁路预应力活性粉末混凝土单箱单室箱梁进行了有限元分析 ,对其剪力滞分布规律进行了研究 ,并且分析了不同工况对梁剪力滞效应的影响。分析结果表明预应力活性粉末混凝土箱梁具有一定的剪力滞效应 ,剪力滞系数在 1.0～ 1.1之间。笔者得到的结果可以为今后活性粉末混凝土梁的设计提供参考 ,这对于加速箱梁剪力滞理论的深入研究 ,为大跨、新型桥梁结构的性能评价提供正确的分析有一定的参考价值。

活性粉末混凝土叠合梁的收缩性能

为改善活性粉末混凝土(RPC)材料的收缩性能,在RPC配合比基础上掺入碎石,设计了10片改进RPC-普通混凝土(NC)叠合梁、1片纯NC梁和2个改进RPC收缩试块.采用振弦式应变计和应力计分别测量了包含蒸汽养护阶段在内的改进RPC-NC叠合梁跨中截面混凝土的收缩应变及梁底纵向钢筋的收缩应力,同时与纯NC梁的收缩应变量进行了对比分析.结果表明:改进RPC材料的收缩应变量仅为650×10^(-6)~660×10^(-6);纵向钢筋配筋率、RPC高度、上部NC等级等因素对叠合梁跨中截面混凝土的收缩发展具有重要影响;由RPCNC叠合梁收缩引起的梁底纵向钢筋应力为40~63MPa,而由纯NC梁收缩引起的梁底钢筋应力为40MPa左右;改进RPC材料的收缩应变量仅为同条件下原RPC收缩应变量的37%,说明碎石的掺入可使RPC收缩应变量大大减小,同时也降低了RPC的造价,有利于RPC材料在工程中的推广应用.

基于修正压力场理论的活性粉末混凝土梁抗剪分析

在Vecchio和Collins所提出的修正压力场理论(MCFT)基础上,叠加弯矩作用,并考虑活性粉末混凝土(RPC)材料的特点,修正开裂RPC材料的本构关系以及模型的平衡条件,建立了弯剪复合作用下配筋RPC梁截面分析模型.对12根具有不同剪跨比、配箍率、钢纤维体积率、配筋率以及纵筋强度的高强纵筋RPC试验梁进行了模型分析,并与试验结果进行对比.结果表明:该模型能很好地模拟整个试验加载过程,抗剪极限承载力的计算结果以及变化趋势与实测值吻合较好,计算所得的箍筋平均应变在加载后期能表现出弹塑性变化的趋势,RPC受拉本构关系对模型预测的精准性起主要影响,该模型对以剪压破坏形态为主的构件最为适用.

铁路活性粉末混凝土槽形梁的空间作用效应

对32 m铁路活性粉末混凝土槽形梁进行三维有限元分析,计算出不同工况下的剪力滞系数,并对剪力滞规律进行分析,研究表明该梁的剪力滞效应较普通混凝土梁更加明显;对其横向和纵向弯矩的空间效应进行分析,对横向弯矩影响线的研究表明,受空间作用的影响,梁上任意一点受力均会在某一截面产生不可忽略的横向弯矩;对纵向弯矩影响线的研究表明空间作用对活性粉末混凝土槽形梁换算荷载的影响在越靠近端部影响越明显,且该影响不可忽略,所以在设计该种梁时需要在靠近端部位置充分考虑空间作用的影响。