混凝土深受弯构件力学性能分析与裂缝宽度检测

为保证混凝土深受弯构件的服役寿命,分析了其在载荷作用下的力学性能,并检测其裂缝宽度。在制备4种不同剪跨比的混凝土深受弯构件后,制定加载方案。然后基于有限元模型分析构件在载荷下的应力分布情况,并通过构件受剪分析模型计算混凝土深受弯构件的受剪承载力,同时利用拉压杆模型检测裂缝宽度。试验结果显示:剪跨比能够直接影响构件的力学性能。剪跨比为0.26、载荷达到600 kN左右时,跨中位移最高值为8.6 mm;剪跨比为1.04、载荷为300 kN左右时,跨中位移达到12.5 mm,构件从剪切破坏状态变化成剪弯破坏;根据构件裂缝之间的受力情况,可以准确获取裂缝最大宽度值;剪跨比较大时,构件裂缝较宽位置,大部分均位于支座附近。

脆性材料统一断裂相场方法及其裂缝宽度的确定

岩石、混凝土等脆性材料的开裂问题一直是国内外关注的热点和难点,裂缝的演化使得脆性材料的力学性能难以预测。针对脆性材料的拉、剪和拉剪复合开裂问题,将统一拉伸断裂准则引入到相场理论,进而基于谱分解技术提出了统一断裂相场方法,并通过交错算法在商业有限元软件中实现了该方法。拉伸断裂试验和拉剪复合断裂试验数值模拟结果表明:统一断裂相场方法具有热力学一致性,该方法不仅能准确模拟裂缝演化过程中脆性材料的力学性能,还能精准预测拉剪复合裂缝的扩展路径。此外,运用水平集理论构建了一个相场函数,识别了相场裂缝的分界面,进而通过理论推导得出了相场裂缝宽度的计算公式,并对其进行了验证。该研究旨在提出精准预测脆性材料拉、剪和拉剪复合开裂的相场方法,以保障土木工程结构的安全。

预应力钢纤维混凝土梁斜裂缝宽度计算

通过２０根预应力钢纤维混凝土梁的试验研究，分析了钢纤维长径比和体积率、箍筋间距、截面有效预压力对其斜裂缝宽度的影响；建立了预应力钢纤维混凝土梁斜裂缝宽度计算的理论模式．结合试验资料的统计分析，提出了预应力钢纤维混凝土梁斜裂缝宽度的实用计算公式．

配置500MPa箍筋的混凝土梁抗剪性能试验研究

对12根配置500 MPa箍筋的钢筋混凝土梁进行抗剪性能试验,并对其抗剪性能、裂缝宽度和挠度进行分析.在分析结果的基础上,对《混凝土结构设计规范》(GB 500102010)提出相应的修改意见.试验与分析结果表明:《混凝土结构设计规范》能很好地预测高强箍筋混凝土梁的抗剪承载力;在验算正常使用极限状态时,抗剪强度设计值不应超过《混凝土结构设计规范》设计值的80%;在应用《混凝土结构设计规范》计算构件受剪切产生的挠度时,应考虑剪切变形的影响.

钢筋钢纤维混凝土梁斜裂缝宽度计算方法

在分析钢筋钢纤维混凝土箍筋梁斜截面裂缝宽度开展规律试验研究基础上,建立了钢筋钢纤维混凝土梁斜裂缝宽度计算的理论模式.结合试验资料的统计分析,给出了实用计算公式.

高强箍筋混凝土梁的受剪性能

为了研究以500MPa钢筋为箍筋的混凝土梁在集中荷载和均布荷载下的受剪性能,对12根混凝土梁进行了试验研究,分析了高强箍筋混凝土梁的斜截面受剪承载力及其在使用阶段的斜裂缝宽度.研究结果表明:此类构件的受力特征与普通钢筋混凝土受剪构件的相同,其斜截面受剪承载力仍可按GB 50010—2002公式进行计算;与国外规范相比,我国受剪承载力设计公式可靠度在国际上尚处于较低水平,但仍是偏于安全的;受剪梁斜裂缝通过处的箍筋应力能够达到屈服,为了保证正常使用阶段斜裂缝宽度满足限值要求,箍筋屈服强度的设计值不宜超过360MPa.

活性粉末混凝土梁斜裂缝宽度影响参数探析

为了分析剪跨比、配箍率、钢纤维体积率和纵筋率等不同参数对试验梁斜裂缝宽度的影响,进行4组11根HRB500级钢筋活性粉末混凝土简支梁的抗剪试验研究,并提出其最大斜裂缝宽度计算的建议公式。研究结果表明:剪跨比、钢纤维体积率、配箍率和纵筋率都对试验梁的斜裂缝宽度有一定的影响,剪跨比越小,试验梁的斜裂缝宽度越小;配箍率、钢纤维含量和纵筋率越大,试验梁的斜裂缝宽度越小;其中钢纤维体积率的影响最为明显。基于普通钢筋混凝土梁斜裂缝宽度计算公式构建的修正公式,可为HRB500级钢筋活性粉末混凝土简支梁的抗剪计算提供些许参考。

传统纤维模型的一些新发展

纤维模型是结构体系模拟技术发展中的重要里程碑,它具有简单、高效、通用的特点,近年来得到了广泛应用,但其基本假定决定了其在许多结构体系关键效应的模拟方面存在显著缺陷。该文综述了研究团队近7年来针对若干体系计算的关键难点对传统纤维模型进行的大量改进和发展工作。首先在通用有限元程序MSC.MARC平台上开发完成了传统纤维模型并将其拓展至组合框架结构的模拟。随后针对四个体系模拟的关键难点,包括组合框架的楼板空间组合作用、核心筒连梁的非线性剪切和滑移效应、构件端部锚固纵筋滑移效应和钢筋混凝土梁柱构件开裂全过程行为,在对机理和规律充分研究的基础上,分别提出了考虑楼板空间组合作用的纤维模型、考虑剪切和滑移非线性的连梁纤维模型、考虑端部锚固纵筋滑移效应的纤维模型和裂缝宽度全过程定量预测的纤维模型等四个新型纤维模型。这些模型既保持了传统纤维模型的优点,同时能够较准确地考虑上述复杂效应,模拟结果得到了大量试验数据和精细有限元的充分验证。基于上述成果,团队同时开发了一套涵盖钢筋混凝土结构、钢结构以及组合结构等工程常用结构形式的非线性分析程序COMPONA-MARC,为结构体系的精细化模拟提供了强大的平台和工具。

集中荷载作用高强箍筋混凝土梁斜裂缝的出现与发展

通过 8根集中荷载作用下高强箍筋矩形截面简支梁的试验 ,对集中荷载作用下高强箍筋混凝土简支梁的受剪工作性能、斜裂缝的出现与发展进行了分析 。

近海大气环境下低矮RC剪力墙抗震性能试验

为了解近海大气环境下低矮RC剪力墙的抗震性能,采用人工气候实验室对6片剪跨比1.0的低矮RC剪力墙试件进行模拟近海大气环境腐蚀试验,进而对其进行拟静力试验,得到不同轴压比和不同锈胀裂缝宽度下腐蚀试件的滞回曲线,绘制出各个试件的骨架曲线,分析轴压比和锈胀裂缝宽度对腐蚀试件强度、刚度、延性、耗能能力等抗震性能指标的影响.结果表明:随轴压比增加,腐蚀试件的承载力和刚度不断提高,而延性和变形恢复能力却降低,表明在近海大气环境下对低矮RC剪力墙进行抗震设计时需要严格控制其轴压比;随锈胀裂缝宽度的增加,试件的开裂荷载和峰值荷载不断降低,刚度、延性和耗能能力均变差,当遭受腐蚀较为严重时,脆性破坏更为显著,说明在近海大气环境下低矮RC剪力墙内部钢筋锈蚀越来越严重,抗震性能越来越差.

循环加载对钢筋混凝土梁抗剪性能影响研究

腹板斜向裂缝是钢筋混凝土梁中出现最多的裂缝形式之一,尤其是承受振动荷载的结构构件.目前循环荷载作用下构件抗剪承载力的试验较少,为此,在19根钢筋混凝土梁抗剪试验的基础上,分析了循环加载损伤对斜裂缝宽度和斜截面承载力的影响,试验主要变化参数为配筋率、剪跨比、循环荷载次数.研究表明:随着循环荷载次数增加,钢筋混凝土梁斜截面承载力显著降低,斜裂缝宽度明显增大.基于试验数据和采用不同规范计算值进行对比研究,给出了循环荷载作用下钢筋混凝土梁斜截面承载力损伤折减系数.该计算方法与现行规范计算分析有较好的结合,便于在工程实际中应用,为损伤后的钢筋混凝土梁斜截面承载力的评估提供了依据.

先张法PC空心板剪压区裂缝分析及计算

为得到先张法PC空心板剪压区裂缝的发展规律及斜裂缝宽度的计算方法,通过16mPC空心板在不同剪跨比下的抗剪试验,记录各剪跨比下结构剪压区裂缝的参数,与钢筋混凝土剪压区裂缝宽度对比分析,总结了先张法PC空心板剪压区裂缝的发展阶段以及裂缝宽度的变化规律。在剪力作用下剪压区裂缝随剪跨比的增加斜裂缝投影长度增大,斜裂缝倾角变小。以箍筋应力作为计算剪压区裂缝宽度的主要参数,通过试验数据的回归,得到在箍筋极限抗拉强度内先张法PC空心板剪压区裂缝的计算公式,并采用同批次板抗剪试验及天津大学13mPC空心板的试验数据进行验证,结果表明建立的计算公式正确。

侧面黏贴纤维复合材料的抗剪加固梁破坏机理

侧面黏贴纤维复合材料(简称FRP)可以提高钢筋混凝土梁的抗剪能力,一些学者在这方面做了大量的试验研究并提出了抗剪计算公式,但由于FRP抗剪破坏的机理比较复杂,没有深入探讨FRP抗剪破坏的机理过程.本研究建立了侧面黏贴FRP加固钢筋混凝土梁的力学模型,在界面黏结层的双线性本构关系中考虑了卸载过程,得到了预测FRP整个破坏过程的精确解,以及界面层剪应力分布的表达式.最后分析了侧面黏贴FRP的抗剪贡献,并画出了FRP抗剪贡献与裂缝宽度大小的关系曲线.

HRB500钢筋混凝土梁受剪承载力分析

通过8根集中荷载作用下,配有500MPa钢筋的混凝土梁的受剪承载力破坏试验,分析了500MPa钢筋混凝土梁在使用阶段的受剪承载力,以及T形截面翼缘对裂缝宽度和受剪承载力的影响。同时对矩形梁与T形梁的受剪承载力进行了对比。试验结果表明:T形截面翼缘对斜裂缝的宽度有一定的影响,但影响不大;T形截面的抗剪承载力明显大于矩形截面。

集中荷载下高强箍筋混凝土梁的抗剪性能

通过8根集中荷载下高强箍筋混凝土梁的受剪破坏试验,分析了500 MPa箍筋混凝土构件斜截面的剪切承载力及使用阶段的斜裂缝宽度,同时对两组配有蒙皮钢筋的混凝土梁的受剪承载力及斜裂缝宽度进行了对比分析。试验结果表明,此类构件的受力性能与普通钢筋混凝土受剪构件相同,其斜截面受剪承载力仍可按现行《混凝土结构设计规范》有关公式进行计算,并且具有足够的安全储备。同时蒙皮钢筋的配置能够有效地限制裂缝的开展,改善受剪破坏的脆性性能。

钢筋混凝土叠合梁斜裂缝宽度计算

报导了１２根钢筋混凝土叠合梁在多点等代均布荷载作用下斜截面裂缝宽度的试验成果，分析了预制截面与叠合截面高度比和一期荷载作用跨中弯矩与预制截面极限承载弯矩之比，对钢筋混凝土叠合梁斜截面裂缝宽度的影响规律，提出了相应的计算方法。

变分原理分析连续箱梁开裂后的剪力滞效应

变分原理通常适用于箱形截面梁剪力滞效应弹性分析,基于换算截面法和解肢法,运用变分原理推导了钢筋混凝土连续箱梁均布荷载作用的剪力滞系数计算公式,考虑了混凝土开裂对连续箱梁剪力滞效应的影响,并与试验结果和规范方法进行了对比。分析表明混凝土开裂将引起连续箱梁剪力滞效应分布规律发生变化,且混凝土开裂对跨中截面翼缘有效分布宽度系数的影响较小,对中间支座截面的影响较大。本文方法力学概念明确,是其弹性分析适用范围的拓展,可广泛应用于连续箱梁开裂后的剪力滞效应分析。

焊接钢筋网研究应用的新进展

采用焊接钢筋网具有易于控制尺寸 ,提高施工质量 ,减少工时消耗 ,缩短工期等优点。近年来 ,其研究应用已扩展到混凝土梁、柱等构件中 ,在已有试验的基础上 ,对配置焊接钢筋网的混凝土梁、柱等构件中钢筋网的锚固、钢筋网对裂缝的控制作用、构件的延性及承载力 ,以及焊接钢筋网在采用环氧涂层后的粘结与锚固性能等内容进行了进一步的综合分析研究 。

CFRP筋钢筋混凝土剪力墙自复位性能试验研究

通过对1片钢筋混凝土剪力墙和4片配有碳纤维增强聚合物(CFRP)筋的剪力墙的低周反复荷载试验,在分析试验中测得的裂缝宽度、裂缝的发展和分布形态、侧向变形的基础上,研究了在钢筋混凝土剪力墙的适当位置部分或全部配置CFRP筋对剪力墙的残余裂缝和残余变形等自复位性能的影响规律。研究结果表明:与普通钢筋混凝土剪力墙相比,配有CFRP筋的剪力墙的开裂荷载较低,裂缝较多,裂缝分布分布范围较广,墙体的最大裂缝宽度、残余裂缝宽度和侧向残余变形分别降低了60%、70%和90%,说明在剪力墙中合理配置CFRP筋能使剪力墙具有优异的自复位性能。

纵筋锈蚀对钢筋混凝土梁抗剪性能影响的试验研究

为研究纵筋锈蚀对钢筋混凝土梁抗剪性能的影响,设计制作9根抗弯承载力比抗剪承载力略小的钢筋混凝土梁,并将其浸泡在质量分数为5%的NaCl溶液中,对纵筋进行电化学加速锈蚀后,采用简支形式对试验梁进行加载,研究纵筋锈蚀对锈胀裂缝平均宽度、破坏模式、抗剪承载力和变形性能的影响规律。研究结果表明:随着纵筋锈蚀率增加,试验梁的锈胀裂缝平均宽度呈线性增加,破坏模式由弯曲破坏向剪压破坏、剪切.黏结破坏转变;对于发生剪切型破坏的试验梁,其抗剪承载力呈线性减小,变形能力先减小后增大,跨中最大挠度逐渐增加。