配高强箍筋的T形截面混凝土梁的斜裂缝宽度试验研究

对12根高强钢筋作箍筋的T形截面钢筋混凝土简支梁进行了试验研究。分析了混凝土强度、配箍率和加载方式对斜裂缝宽度的影响,建立了计算配高强箍筋的混凝土梁的斜裂缝宽度的实用公式。研究结果表明,混凝土强度大于等于C40时,配高强箍筋的混凝土梁的斜裂缝宽度可以满足《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)正常使用极限状态验算中裂缝宽度限值的要求。

体外预应力CFRP筋加固T形截面混凝土梁受弯性能试验研究

通过体外预应力CFRP筋加固T形截面混凝土梁静力试验,研究体外预应力CFRP筋加固梁的受弯性能,包括受力过程、破坏形态、延性及CFRP筋应力增量等,分析张拉控制应力、非预应力配筋率和混凝土强度等级对加固梁受弯性能的影响。结果表明:与未加固梁相比,采用体外预应力CFRP筋加固,能显著提高混凝土梁的受弯承载力、整体刚度和极限变形能力,限制裂缝发展;张拉控制应力和非预应力筋配筋率对加固梁受弯承载力影响较为明显,而混凝土强度等级影响较小。基于试验结果,运用现有体外预应力混凝土结构理论,建立了体外预应力CFRP筋加固T形截面混凝土梁受弯承载力计算公式,可供实际工程设计参考。

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。

各因素对简支T形截面钢筋混凝土梁抗爆性能的影响

利用LS-DYNA软件建立了简支T形截面混凝土梁有限元模型,分别对梁整体振动频率、梁钢筋应力、混凝土破坏程度进行了分析并研究了配筋率对爆炸荷载作用下梁抗爆性能的影响,以及截面高度与翼缘尺寸的改变对梁抗爆性能的影响。研究发现:爆炸荷载作用下梁的振动频率均小于固有频率;与增加纵筋配筋率相比,增加箍筋配筋率能更有效地提高梁抗爆性能,增加梁截面高度会使梁振动频率增大,提高梁抗爆性能;增加翼缘宽度不利于提高梁抗爆性能,但是增加翼缘厚度能减小梁跨中截面挠度、增大振动频率、增加梁整体刚度,从而有效地提高梁的抗爆性能;跨中截面梁底纵筋最大应力小于钢筋屈服强度(f_y=400 MPa),支座处箍筋应力超过钢筋屈服强度;"提高箍筋配筋率+增加梁截面高度+增加翼缘厚度"为提高T形截面梁抗爆性能的最优组合模式。

火灾下预应力混凝土T形截面梁破坏模式研究

为了给出火灾下预应力混凝土薄腹梁的破坏准则,针对火灾下预应力混凝土T形截面梁桥的破坏问题,研究火灾高温传导模式和热传导混合边界条件,设定预应力混凝土T形截面梁的火灾作用模式,分析其温度场分布状态,并给出预应力混凝土T形截面梁变形破坏的计算细节和判定条件。采用热力场耦合计算方法,研究不同火灾模式下预应力混凝土T形截面梁桥的破坏模式,跟踪不同火灾模式下预应力混凝土T形截面梁的梁肋变形和翼缘板变形路径。研究结果表明:仅预应力混凝土T形截面梁的梁肋受火时,梁肋的破坏时间和翼缘板的破坏时间相同,其耐火时间相对于其他受火模式较长;预应力混凝土T形截面梁下部单侧受火时,T形截面梁的截面产生显著畸变,受火侧翼缘板的破坏先于梁肋的破坏,破坏时间提前10min;预应力混凝土T形截面梁下部和顶部均受火时,两侧翼缘板的破坏均先于梁肋的破坏,破坏时间提前10min;预应力混凝土T形截面梁顶板受火或整体受火时,T形截面梁的破坏时间相对较早,为40~60min,顶板受火对预应力混凝土T形截面梁的耐火极限影响显著,该研究可为预应力混凝土薄腹梁的抗火性能研究和抗火设计提供理论依据。

钢筋混凝土T形截面连续梁耐火性能试验研究及有限元分析

通过4根钢筋混凝土T形截面连续梁在ISO 834标准升温曲线下耐火极限的试验研究,分析不同持荷水平下三面受火T形截面连续梁的耐火极限变化规律。结果表明:未受火对比试件和受火试件均发生弯曲破坏,但出铰次序不同;持荷比分别为0.3、0.5和0.7的T形截面连续梁的耐火极限分别为160、99、58 min,即随着持荷比的增大其耐火极限显著降低,且达到耐火极限时的跨中残余变形明显增大;T形截面梁翼缘内温度分布与单面受火板相似,腹板内温度分布与三面受火矩形梁相似;在受火过程中,梁截面刚度下降是引起内力重分布的主要原因;有限元模拟能准确预测钢筋混凝土T形截面连续梁在ISO 834标准升温曲线下的耐火极限、截面温度场分布和破坏过程。

预应力CFRP片材梁侧加固T形梁二次受力抗弯性能试验研究

采用波形齿夹锚能可靠实现梁侧多点锚固并张拉CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer,碳纤维增强复合材料)片材进行混凝土梁体外预应力加固技术。结合该项加固技术,对3根计算跨度6.6m的相同截面混凝土T形截面梁进行了对比试验研究。采用该项加固技术加固其中2根梁(1根梁加固时无初始荷载,另1根梁有初始荷载),用普通粘贴CFRP片材加固技术加固另外1根梁。试验结果表明应用该项加固技术能够较充分发挥CFRP片材的高强性能,对提高混凝土梁的开裂荷载、截面刚度、屈服荷载、承载力效果显著,并能有效限制混凝土裂缝宽度的发展;同时,加固时有无初始荷载(即是否二次受力)对加固后梁的承载力及变形能力均无明显影响。

车致火灾作用下预应力混凝土T梁易损性计算方法

为了对车致火灾下预应力混凝土T形截面梁桥进行抗火性能评估,利用响应面分析法建立响应面函数(RSM)来模拟结构的非线性有限元分析,用蒙特卡洛抽样(MCS)来模拟参数的随机性,然后建立了基于响应面函数以及蒙特卡洛模拟(RSM-MCS)的车致火灾易损性分析方法。该方法中将桥梁构件的损伤等级划分为轻微损伤、中等损伤、严重损伤、完全损伤4个等级,用构件的剩余承载力定义其损伤度,并根据已有的试验和理论成果定义不同损伤状态的界定标准;研究火灾和结构自身参数的随机性问题,并基于中心复合试验设计对参数进行抽样,形成试验样本和检验样本,建立基于RSM-MCS的易损性分析方法,并以此开展预应力混凝土T形截面梁的易损性分析。研究结果表明:基于构件剩余承载力的易损性指标满足了不同破坏模式的需求,其界定标准反映了不同构件的损伤状态;火焰温度、火灾燃烧时间及火焰距受火面的距离3个参数能够很好描述火灾对结构作用的随机性;中心复合试验设计显著减少了复杂的有限元计算;在充分考虑火灾和结构不确定因素的情况下,易损性曲线能较好地反映T形截面梁在不同温度及不同损伤状态下的失效概率;车致火灾作用下预应力混凝土T梁易损性计算方法研究可为其灾前风险评估及灾后性能评估提供依据。