重复荷载下高延性混凝土加固受损混凝土无腹筋梁受弯性能试验研究

通过不同高延性混凝土(HDC)加固厚度,对10根受损严重的钢筋混凝土无腹筋梁采用HDC进行加固,并进行了重复荷载作用下正截面受弯试验,研究了不同厚度的HDC对受损无腹筋梁的受弯承载力以及变形性能的影响。试验梁采用三面U形加固方式,试验过程中观察加固梁的裂缝分布形态、荷载-位移曲线等试验变化情况。试验结果表明,采用HDC加固钢筋混凝土梁,会使梁的破坏形态由脆性破坏向延性破坏转变,加固梁的承载力、延性和耗能能力都得到显著提高。与HDC加固层厚度为0的梁相比,加固厚度为1 cm、1.5 cm和2 cm的梁,承载力分别提高了19.8%、32.7%以及46.3%,而残余变形值分别减少了8.96%、13.3%和20.47%。根据加载试验得出的试验结果,以及通过将受压区曲线应力图形等效为矩形应力图形的方法,推导出了简单实用的不同HDC厚度加固受损混凝土无腹筋梁在重复荷载下的极限承载公式,且计算值和试验值吻合较好。

集中荷载作用下钢筋混凝土无腹筋梁的受剪承载力分析

根据对国内外343根钢筋混凝土无腹筋梁在集中荷载作用下的试验数据,分别用混凝土轴心抗压强度fc、混凝土抗拉强度ft和fc建立了无腹筋梁受剪承载力平均值的计算公式;并对现行规范无腹筋梁受剪承载力的可靠度进行了分析;最后提出了用fc表达的钢筋混凝土无腹筋梁受剪承载力计算公式。

钢筋混凝土无腹筋梁受剪承载力尺寸效应研究

利用有限元软件DIANA中基于断裂力学的有限元模型,对钢筋混凝土无腹筋梁进行了非线性分析。在与试验结果进行对比分析的基础上,选取了其中一组试件,在更大尺寸下变换不同骨料粒径、混凝土强度、截面纵筋配筋率、剪跨比进行建模。通过数值计算,分析了截面高度和骨料粒径对钢筋混凝土无腹筋梁受剪承载力的影响,并且改进了我国混凝土规范无腹筋构件受剪承载力公式。结果表明:最大骨料粒径的变化对无腹筋梁受剪承载力无明显影响;梁的破坏剪应力随截面高度增加而降低,但破坏剪应力的降低幅度随梁高的增大而逐渐减小;改进后的无腹筋构件受剪承载力公式能较好反映大尺寸无腹筋构件尺寸效应的影响。

基于美德联合剪切试验数据库评价中国规范钢筋混凝土无腹筋梁受剪承载力公式

在美国混凝土协会和德国结构混凝土委员会联合小组发布的剪切试验数据库的基础上,根据中国《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)(2015版)的设计要求对试验数据开展进一步的筛选后,对中国《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)(2015版)无腹筋梁受剪承载力公式的安全性进行评价。结果表明:集中荷载作用和均布荷载作用的无腹筋梁受剪承载力公式计算标准值的安全保证率分别为85.9%和81.6%,大部分不安全的预测结果出现在受拉纵筋配筋率较低(小于1.5%)和截面高度较大(大于800mm)时。最后,在剪跨比大于2.4的范围内对中国《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)(2015版)和美国《结构混凝土建筑规范要求》(ACI318-14)的无腹筋梁受剪承载力公式的安全系数进行对比。

高强混凝土无腹筋梁不同破坏形态受剪性能试验研究

为研究不同剪切破坏形态高强混凝土无腹筋梁的受剪性能,以剪跨比和截面有效高度为主要参数,开展了9根混凝土强度等级为C90的高强混凝土无腹筋梁试件在集中荷载作用下的受剪性能试验,分析了试件的剪切破坏形态、剪切性能状态以及对应的名义剪切强度。根据试验现象和试件受力特点,发现斜拉破坏试件以主斜裂缝的出现为主要破坏标志,剪压和斜压破坏试件以受压区混凝土的压碎为主要破坏标志。对名义剪切强度的分析表明:名义剪切开裂强度受剪跨比和截面有效高度的共同影响,而名义剪切破坏强度则主要受剪跨比影响;名义剪切开裂强度和名义剪切破坏强度可分别采用混凝土的抗拉强度和抗压强度进行表征。通过对国内外相关规范中的受剪承载力计算公式进行适用性分析,建议在确定高强混凝土无腹筋梁的受剪承载力时应以剪切开裂作为控制状态,同时应考虑构件尺寸效应的影响以提高计算的准确性。

基于数据库的无腹筋FRP筋混凝土梁受剪承载力误差分析

基于国内外已发表文献中的受剪承载力试验数据,建立了样本容量为461的无腹筋FRP筋混凝土梁受剪承载力试验数据库.综合分析了混凝土抗压强度、梁宽度、梁有效高度、剪跨比、FRP筋配筋率以及FRP筋弹性模量等6个因素对无腹筋FRP筋混凝土梁受剪承载力的影响,并对各规范建议公式以及各修正计算公式预测效果进行评价.结果表明,各计算方法对尺寸效应和剪跨比的考虑并不一致,均存在不同程度的保守计算,各因素与受剪承载力之间存在较好的相关性.在各规范建议公式中,CSA/CAN-S806-2012的预测效果较为准确,ACI440.1R-2015的预测效果最为保守,CNR-DT203-2006的安全度最低.在各修正计算公式中,Ahmed-2021的预测效果较为准确,Alam-2013最为保守,Mari-2014的安全程度最低.

无腹筋钢筋混凝土梁抗冲击行为试验研究

为了深入了解冲击下钢筋混凝土梁的抗剪性能,对六根无腹筋简支钢筋混凝土梁进行落锤冲击试验研究,对试验结果进行详细描述和分析。分析冲击锤重、冲击速度和冲击能量对梁抗冲击行为的影响,测量混凝土以及钢筋的应变时程和冲击力时程,并通过高速摄像机记录了试件在冲击荷载下裂缝的发生、发展和破坏全过程。获得梁的裂缝分布图和典型的破坏模式,并与相关梁抗冲击试验的破坏模式进行比较分析。分析通过应变片测得的数据发现,在冲击开始时,跨内靠近支座附近和半跨跨中位置处梁截面上部出现受拉应变,下部出现受压应变。当这些应变达到应变峰值后,拉压应变状态朝反向转变,反映出冲击开始时在梁跨内产生了明显负弯矩,惯性效应明显。最后对冲击过程中梁弯矩分布的特点进行分析,并对相关的梁抗冲击计算方法进行讨论。

钢筋混凝土无腹筋梁抗剪强度的人工神经网络模型

在分析5种具有不同输入变量的神经网络模型的基础上,建立了钢筋混凝土无腹筋梁抗剪强度的优化人工神经网络模型。该模型具有4个输入变量(混凝土抗拉强度、剪跨比、纵筋配筋率和截面有效高度)和一个输出变量(抗剪强度)。通过对数据的放缩处理,提高了网络训练效率。此外还对我国GB50010—2002规范、ACI318-08规范、Eurocode2、日本JSCE规范和加拿大CSA A23.3-04规范的无腹筋梁抗剪计算公式进行了对比研究。研究表明,神经网络模型具有较高计算精度,能够很好地预测无腹筋梁的抗剪强度。在各国规范公式中,CSA A23.3-04规范的计算结果与试验结果吻合很好,我国GB50010—2002规范、ACI318-08规范和Eurocode2公式计算结果的离散性较大。

钢筋混凝土圆形截面无腹筋梁抗剪承载力的试验研究

通过对一组 11根钢筋混凝土圆形截面无腹筋梁抗剪性能的试验研究 ,探讨了此类构件在剪跨区内斜裂缝的开展及其破坏的过程和形态特征 ,在此基础上 ,建立了圆形截面无腹筋梁抗剪承载力的计算公式 ,为进一步研究此类构件的抗剪性能提供一定的参考意见。

不同破坏形态下混凝土无腹筋梁弯剪承载力计算研究

由于考虑到钢筋混凝土梁弯剪破坏的突然性和试验数据较大的离散性,从设计原则上应该使抗剪的安全度超过抗弯的安全度,规范取抗剪承载力的下限值。保守的设计方法在某种程度上可能会掩盖剪切破坏的某些问题,抗剪承载力实际值的研究非常必要。基于大量的试验数据和拉压杆方法,本文对不同破坏形态下混凝土梁抗剪承载力的平均值进行分析研究,提出了无腹筋梁剪压破坏的极限承载力与压杆角度θ(弧度值)成正比;得出了用压杆角度θ来计算抗剪承载力的计算公式,计算公式形式简洁,并且考虑了纵筋率的影响,与试验数据吻合度较好,有利于抗剪承载力的研究。

基于试验数据和理论的混凝土无腹筋梁斜截面承载力计算研究

针对相关文献提出的当纵筋率较小且剪跨比较大的构件,规范公式安全储备较小甚至不足的情况,首先对我国规范抗剪计算公式的由来进行了梳理,然后对规范公式基于的试验数据库进行了统计分析,最后采用拉压杆理论推导出一个抗剪承载力计算公式。基于试验数据和理论验证了相关文献的结论;得出了规范公式在计算纵筋率较小的梁抗剪承载力的安全储备比计算纵筋率较大的梁要低,在计算剪跨比较大的梁的抗剪承载力的安全储备比计算剪跨比较小的梁要低;提出了在抗剪公式中,纵筋配筋率对抗剪承载力影响明显,应显式表达。

轻骨料混凝土无腹筋梁受剪性能试验研究

为研究骨料种类对无腹筋梁受剪性能的影响,以剪跨比和纵筋配筋率为变量,进行了16根集中荷载作用下的无腹筋混凝土简支梁受剪性能试验,其中8根采用普通碎石混凝土,8根梁采用页岩陶粒(轻骨料)混凝土,对轻骨料和普通混凝土梁的裂缝发展、破坏形态、斜向开裂荷载、受剪承载力、跨中挠度、裂缝面相对位移等进行了观察和测量。对比分析表明:轻骨料混凝土梁的斜向开裂荷载和受剪承载力均低于普通混凝土梁,其裂缝面较普通混凝土的更加光滑;将轻骨料混凝土梁受剪承载力试验值与采用我国JGJ 12—2006《轻骨料混凝土结构技术规程》和美国规范ACI 318-11、加拿大规范CSA 23.3-04、欧洲规范EC 2方法的计算值进行对比分析,结合此次试验结果和从国内外文献中搜集的126组已有试验数据,对我国JGJ 12—2006的受剪承载力公式的准确性和安全性进行探讨,提出了无腹筋轻骨料混凝土梁受剪承载力计算的建议公式。

HDC加固震损无腹筋混凝土梁受弯性能试验研究

利用高延性混凝土(high ductile concrete,HDC)良好的黏结性能和裂缝控制能力,对19根达到极限承载力的无腹筋混凝土梁进行加固处理,并对其进行四点弯曲性能试验,研究了HDC加固震损混凝土梁受弯的裂缝开展情况、破坏形态、承载力、挠度及应力变化的影响,分析了不同HDC厚度、配筋率对HDC加固震损混凝土梁的受弯性能影响。试验结果表明:利用HDC加固震损混凝土梁的承载能力得到了明显的提高,峰值荷载最高提升89%;破坏后的裂缝较原梁多且发展完全;提高加固层厚度的加固效果要明显优于提高配箍率;开裂荷载及破坏时的极限挠度分别最大提高了250%和189%,延性得到明显改善;最大裂缝没有发生在界面处,新旧混凝土之间黏结非常好,协同工作性能良好。

基于尺寸效应的无腹筋钢筋混凝土梁的剪切强度公式

取无腹筋钢筋混凝土梁的临界斜裂缝及其顶端横截面所截隔离体为研究对象,根据极限平衡法,建立平衡方程组。分析临界剪压区主应力与梁斜截面破坏形式的关系,并对临界剪压区进行应力分析,再应用Baant提出的尺度律,得到同时适用于斜拉破坏和剪压破坏的无腹筋钢筋混凝土梁的剪切强度公式,其中,临界剪压区高度是该公式的未知参数。通过对Baant试验数据库进行Levenberg-Marguardt非线性最小二乘曲线拟合,得到临界剪压区高度与各参数的幂指数关系。最后经与Collins试验数据库比较可知,相对于ACI 318-08和GB 50010-2010对应的剪切强度公式,所得的剪切强度公式能更好地与试验数据吻合,且和Baant的剪切强度公式计算结果接近。

再生粗骨料取代率对无腹筋BFRP筋再生混凝土梁抗剪性能的影响

为了研究再生粗骨料取代率对无腹筋玄武岩纤维增强复合材料筋(BFRP筋)再生混凝土梁的抗剪性能的影响,进行了足尺无腹筋BFRP筋再生混凝土梁抗剪性能试验。通过四点弯曲加载,研究了再生粗骨料取代率(0,30%,60%,100%)对4根无腹筋BFRP筋再生混凝土梁的裂缝开展、破坏形态、开裂荷载、跨中挠度、荷载-应变及抗剪承载力的影响。试验结果表明:所有试验梁均发生剪切破坏;相同荷载作用下,梁的挠度随再生粗骨料取代率的增加而增大;随再生粗骨料取代率的增加,梁的裂缝数量和斜裂缝平均宽度均增大;同一荷载作用下,BFRP筋再生混凝土梁的跨中纵筋应变大于BFRP筋普通混凝土梁;BFRP筋再生混凝土梁的抗剪承载力较BFRP筋普通混凝土梁低,并随着再生粗骨料取代率的增大而降低。通过承载力的试验值与理论值对比研究,验证了加拿大规范(CSA.S803-12)中规定的计算方法对无腹筋BFRP筋再生混凝土梁抗剪承载力的适用性。

圆形截面无腹筋梁斜截面破坏形态分析

文章通过对一组不同剪跨比、不同混凝土强度等级下的圆形截面钢筋混凝土无腹筋梁 在集中荷载下的抗剪试验研究，分析总结了此类构件斜裂缝及次生裂缝出现和发展的规律和特 征以及斜截面破坏过程、形态的规律和特点。为进一步研究圆形截面构件的抗剪性能提供参考意 见。

纵筋配筋率对无腹筋钢筋混凝土梁受剪性能的影响研究

为研究纵筋配筋率在集中荷载作用下对无腹筋钢筋混凝土简支梁受剪性能的影响,收集整理了719根发生剪切破坏的无腹筋钢筋混凝土细长梁的试验数据来进行分析,并探讨了我国规范GB50010—2010《混凝土结构设计规范》(2015年版)中的计算公式在反映纵筋配筋率对受剪承载力的影响方面的效果。分析结果表明,纵筋配筋率对无腹筋混凝土简支梁受剪承载力影响显著,尤其在纵筋配筋率较小时,但不同剪跨比下影响有较大差异。《混凝土结构设计规范》在预测较小纵筋配筋率下无腹筋混凝土构件受剪承载力时,偏于不安全。

无腹筋混凝土受弯构件基于力学分析的受剪计算

从无腹筋混凝土梁构件临界破坏斜截面出发,分析临界破坏斜截面上的各部分受力,通过理论推导与合理简化,确定计算参数的取值,建立了基于力学分析的无腹筋混凝土梁受剪承载力计算模型。该模型基于经典力学原理,具有明确的物理意义,能够较好地反映混凝土强度、剪跨比、纵筋配筋率等受剪参数以及尺寸效应的影响。然后,基于9根试验梁试件的剪切试验数据对比评估了基于力学分析的计算模型和现行的中美欧日等国家和地区的规范及Zsutty计算公式的预测精度和稳定性。最后,对该公式在无腹筋FRP筋混凝土梁受剪承载力计算的适用性进行了验证。结果表明:基于力学分析的受剪分析模型能够较好地预测无腹筋混凝土梁的受剪承载力,真实地反映梁斜截面剪切破坏机理;具有较高的预测精度和良好的稳定性,可以较好反映受剪承载力与剪跨比及纵筋配筋率之间的非线性变化关系;且随参数变化预测结果具有一致稳定性,对无腹筋FRP筋混凝土梁受剪承载力计算具有很好的适用性。

基于贝叶斯理论的钢筋再生混凝土梁受剪承载力预测模型

受剪承载力是开展钢筋再生混凝土结构设计和修复加固所依据的重要性能指标之一,发展其计算理论具有较强的科学与实践意义.然而受制于有限的试验数据及再生混凝土材性离散较大等原因,现行规范在预估此类构件受剪承载力时,往往简单对混凝土强度进行折减,套用普通钢筋混凝土构件的计算公式.该法通常存在精度低和稳定性差等问题.为此,首先尝试建立包含206根再生混凝土无腹筋梁的抗剪试验数据库,用以评估现存规范与经验计算公式的准确性及可靠性;紧接着,选定预测效果较好的ACI318-2014规范和学者Zsutty建议公式为先验模型,基于贝叶斯统计理论对先验模型和试验信息进行统计推断,构建起无箍筋钢筋再生混凝土梁受剪承载力计算概率模型;随后通过未知参数的筛选剔除,修正得到后验模型.研究结果表明:贝叶斯方法充分融合了先验模型的完备性及大量试验数据的准确性,能更精准地预测再生混凝土无腹筋梁的受剪强度.