体外预应力节段式UHPC无腹筋梁抗剪性能试验研究

体外预应力节段式超高性能混凝土(UHPC)无腹筋桥梁由于其施工工业化水平高且构造简单,得到广泛地关注,但其抗剪性能研究尚不成熟,相关规范也相对滞后。为了研究体外预应力节段式UHPC无腹筋梁的抗剪性能,开展了静力破坏试验,共制作了5根体外预应力节段式UHPC无腹筋梁、2根体外预应力节段式UHPC有腹筋梁和1根体外预应力整体式UHPC无腹筋梁,选取了剪跨比、钢纤维掺量、箍筋间距为研究参数进行试验。结果表明:接缝张开后梁刚度明显下降;添加钢纤维的试验梁的裂缝多而密;钢纤维的掺入可以提高梁的开裂强度、极限强度和裂后性能,2%钢纤维掺量的梁开裂强度比1.5%和0%掺量的增大8.20%和1.16倍;配箍筋的梁在钢纤维失效后箍筋开始受力,并且很快达到屈服,箍筋的存在可以提高梁极限承载力,无腹筋梁的极限承载力比箍筋间距为150 mm和75 mm的梁低15.9%和19.6%。采用AASHTO GSCB INTERIM-2003标准中计算干接缝节段式梁的折减系数0.85。在不考虑安全系数的情况下,法国规范NF P 18-710中UHPC梁抗剪承载力计算公式可以准确地预测含钢纤维体外预应力节段式UHPC无腹筋梁的抗剪强度,其试验值和预测值比值的平均值为1.04,标准差为0.28。

无腹筋梁的碳纤维抗剪加固分析

目前碳纤维抗弯加固理论的研究已远远领先于碳纤维抗剪加固 .为此重点研究了无腹筋梁的碳纤维抗剪加固机理以及理论计算 .利用有关试验数据拟合了一条加固梁破坏时碳纤维布有效应变曲线 ,从而推出无腹筋梁碳纤维抗剪加固的理论公式 。

高延性混凝土加固RC梁抗剪性能试验研究

为利用高延性混凝土(HDC)良好的拉伸和剪切变形能力,提高无腹筋钢筋混凝土梁的受剪性能,该文通过对9根HDC加固梁、1根高性能复合砂浆加固梁及3根未加固梁进行静力试验,研究剪跨比、加固层厚度和加固层是否配置箍筋对梁破坏形态、受剪承载力及变形能力的影响。结果表明:采用HDC面层对无腹筋梁进行抗剪加固,可以显著提高梁的抗剪承载力和变形能力;HDC面层可代替部分箍筋的抗剪作用,改善无腹筋梁的剪切破坏形态,并提高梁的剪压比限值;HDC加固层越厚,其受剪承载力和变形能力提高越明显,但加固层厚度较大时,需采用措施防止HDC面层间发生剥离破坏;HDC面层配置附加箍筋,可进一步提高试件的受剪承载力和耐损伤能力。基于试验结果,该文提出了HDC加固试件的受剪承载力计算公式,其计算值与试验结果吻合较好。

再生混凝土无腹筋梁抗剪承载力试验研究

通过对不同再生粗骨料取代率的再生混凝土简支梁的抗剪试验,研究了再生混凝土无腹筋梁斜截面受力全过程和抗剪性能。试验结果表明,再生混凝土无腹筋梁的破坏形式和受力机理与普通混凝土无腹筋梁相似,再生混凝土无腹筋梁的破坏荷载略低于普通混凝土无腹筋梁。在试验研究的基础上,提出了再生混凝土无腹筋梁斜截面抗剪承载力计算公式。

无腹筋混凝土梁的碳纤维抗剪加固试验研究

对一系列无腹筋碳纤维加固梁进行了试验研究 ,分析了影响碳纤维抗剪加固效果的因素 ,并比较了粘贴方式的不同对无腹筋梁的加固效果 .根据试验结果 ,得出无腹筋梁碳纤维加固的脆性特征比较明显 ,对于矩形梁 ,斜贴与U型贴对于极限承载力的提高基本相同 。

冲击荷载下CFRP加固无腹筋梁的抗剪失效机理试验研究

对剪跨比为3.36的1根无腹筋钢筋混凝土梁和2根FRP加固无腹筋钢筋混凝土梁进行了落锤冲击试验,研究无腹筋混凝土梁在冲击荷载作用下的动力响应和FRP加固形式对其抗冲击性能的影响;为了对比动态冲击承载力,还进行了1根FRP加固无腹筋钢筋混凝土梁的静载试验。试验结果表明,黏贴FRP条带尤其是端部锚固FRP条带加固可显著提高无腹筋混凝土梁的抗冲击承载力。通过对实测的冲击力、跨中位移及纵向钢筋应变时程曲线等试验数据进行分析,并结合试件的破坏模式,获得了FRP加固无腹筋混凝土梁的动态抗剪失效机理,即冲击荷载下无腹筋混凝土梁的失效过程分为两个阶段:跨中局部受冲击瞬间的剪切破坏和随后的冲击作用点指向支座处的剪切破坏阶段。分两个阶段讨论了冲击荷载下FRP对抗剪承载力的贡献值,并与各规范理论承载力进行比较,数据比较表明两个阶段FRP动态抗剪承载力均高于静态抗剪承载力和理论值,并与以往CFRP-混凝土界面动态抗剪承载力评估方法比较,为获得合理的FRP抗剪承载力评估方法提供有价值的参考。

基于材料延性的高延性混凝土无腹筋梁受剪性能试验研究

为探讨材料延性对无腹筋梁受剪性能的影响,根据高延性混凝土设计理论,考虑纤维抗拉强度、长径比和纤维掺量等因素的影响,进行了4种不同配合比高延性混凝土(HDC)的力学性能试验,并设计了7个高延性混凝土(HDC)无腹筋梁和2个混凝土(RC)梁对比试件,通过静力试验研究材料延性对无腹筋梁的破坏形态、承载力和剪切变形能力的影响。试验结果表明:1)4组HDC试件分别达到不同的延性要求,其等效弯曲韧性可达砂浆试件的50倍,极限拉应变可达普通混凝土的90倍;2)HDC无腹筋梁的承载力可达RC梁的2.36倍,剪切变形能力可达RC梁的3倍以上,均发生具有一定延性的剪拉破坏;3)除剪跨比和纵筋配筋率外,HDC无腹筋梁的受剪承载力和变形能力均随材料延性的提高而增大,在设计中应予以考虑,并可根据工程实际需要选择相应的材料延性需求。

HRB600级钢筋高强混凝土无腹筋梁受剪试验研究

为了解配置HRB600级纵筋的高强混凝土梁受剪性能,以纵筋配筋率、混凝土钢纤维掺量为变化参数,对5根配置HRB600级纵筋的无腹筋梁进行了受剪试验,对比分析了各试验梁的斜截面承载力、荷载-挠度曲线、裂缝宽度和破坏特征。研究结果表明:随着纵筋配筋率的提高,HRB600级钢筋高强混凝土梁的开裂荷载和斜截面极限荷载增大,斜裂缝宽度减小;钢纤维可以有效地提高高强混凝土梁的斜截面开裂荷载,限制斜裂缝的产生与发展;随着钢纤维掺量的增加,高强混凝土梁的受剪承载力增大;使用现行混凝土结构设计规范和纤维混凝土结构技术规程对配置HRB600级纵筋的高强混凝土梁和钢纤维高强混凝土梁的斜截面受剪承载力进行设计计算,其结果是偏于安全的。

超高强度无腹筋梁斜截面破坏实验研究

通过3组10根超高强度混凝土梁剪切试验，考察混凝土强度、有效高度及剪跨比等变动因子，对梁剪切破坏性状进行研究．试验结果表明，即使在超高强度区域，混凝土强度及梁有效高度对剪切破坏模式的影响也无明确界限，剪跨比范围2．5～3．0是斜拉破坏和剪压破坏的过渡区．指出区分不同的破坏模式计算超高强度RC梁斜截面极限承载力极为重要．在超高强度领域，目前GB50010对斜拉破坏梁的评估尚欠安全，且随着混凝土强度的进一步提高，评估结果的安全性也会递减．

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。

纵筋锈蚀的无腹筋简支梁抗剪性能试验研究

通过6根锈蚀程度不同的钢筋混凝土简支梁和2根无锈蚀对比梁抗剪性能试验,研究了锈蚀钢筋混凝土简支梁斜截面破坏过程和特征,结果表明:纵筋锈蚀造成混凝土和钢筋之间粘结能力下降,纵筋和混凝土之间容易出现滑移,裂缝开展较快;纵筋锈蚀降低了受弯构件抗弯刚度和受剪承载力。

无腹筋钢筋混凝土简支梁受剪特性的神经网络模型初探

采用人工神经网络方法,分别探讨了均布荷载及两点加载下无腹筋钢筋混凝土简支梁的斜截面抗剪特性,建立了相应的模型,寻找到两种加载形式下钢筋混凝土简支梁的各种输入参数与实际抗剪承载力之间的关系。通过原始实验结果和理论模型分析结果的对比,表明了该模型的可行性及适用性。该模型的建立,可为我国的抗剪理论提供参考。

集中荷载下超高强度梁剪压破坏研究

通过4组超高强度混凝土梁剪切试验,考察各主要因子对剪压破坏梁抗剪强度的影响。结果表明,在超高强度区域,目前的规范式对混凝土强度及剪跨比影响的评价是合理的,然而,梁有效高度及受拉钢筋配筋率对抗剪强度有很明显的影响,不考虑这些因素会使计算结果偏于不安全且计算结果有较大的变异系数。

无腹筋FRP筋梁抗剪承载力计算方法对比

收集整理220根集中荷载作用下的无腹筋FRP筋混凝土梁受剪试验数据,建立无腹筋FRP筋混凝土梁抗剪承载力数据库。对比分析GB 50608-2020、ACI 440.1R-15、CSA.S806-12和Nehdi公式的抗剪承载力计算方法,研究各种方法对无腹筋FRP筋混凝土梁的适用性和准确性,并讨论剪跨比和截面有效高度等因素对抗剪承载力的影响。研究表明CSA.S806-12公式的预测结果最准确;未考虑剪跨比和截面尺寸效应影响的GB 50608-2020、ACI 440.1R-15预测结果过于保守;有效高度大于600mm时,Nehdi公式的预测结果不安全。相关结果为FRP混凝土梁的工程应用提供理论参考。

基于延性剪切破坏模式的SFRC无腹筋梁受剪承载力分析

钢纤维混凝土(SFRC)无腹筋梁受剪承载力是结构设计时的关键指标,准确预测其受剪承载力具有重要意义.大量SFRC无腹筋梁受剪性能试验发现由于钢纤维的加入,其破坏模式由脆性的剪切破坏转变为延性剪切破坏.基于SFRC无腹筋梁延性剪切破坏模式及其抗剪机理,提出一种新的受剪承载力计算模型,其中包括骨料咬合力、纵筋销栓作用、斜裂缝截面钢纤维及受压区混凝土的贡献.根据理论分析分别推导了各抗剪机制的计算公式,并通过SFRC无腹筋梁变形协调及受力平衡条件将这些抗剪机制有效结合,给出了SFRC无腹筋梁受剪承载力计算的具体步骤.为了方便工程设计,在提出的受剪承载力计算模型的基础上根据各抗剪机制的受力特点及对于受剪承载力的贡献提出了简化计算公式,简化计算公式力学概念清晰且形式简单.采用提出的计算模型、简化计算公式和5种已有计算模型对收集到的217根SFRC无腹筋梁受剪承载力进行预测并与试验结果进行对比.计算结果表明,斜裂缝截面钢纤维在SFRC无腹筋梁抗剪中发挥重要作用,提出的计算模型与简化计算公式均能够准确地预测SFRC梁受剪承载力,且变异系数小,在不同的剪跨比、轴心抗压强度、纤维特征系数及纵筋配筋率时均能保证较高的计算精度,为SFRC无腹筋梁抗剪设计与分析提供参考.

无腹筋钢筋混凝土简支梁受剪特性的神经网络模型初探

采用人工神经网络方法 ,分别探讨了均布荷载及两点加载下无腹筋钢筋混凝土简支梁的斜截面抗剪特性 ,建立了相应的模型 ,寻找到两种加载形式下 ,钢筋混凝土简支梁的各种输入参数与实际抗剪承载力之间的关系。通过原始实验结果和理论模型分析结果的对比 。

玄武岩纤维筋全再生混凝土无腹筋梁受剪性能试验研究

通过4根玄武岩纤维筋与4根钢筋再生混凝土无腹筋梁的受剪试验,研究采用100%粗骨料取代率的再生混凝土梁的裂缝开展、破坏等情况;分析不同纵筋类型下,剪跨比、纵向配筋率和混凝土抗压强度对梁开裂荷载、极限承载力和跨中挠度变化的影响。比较中国规范(GB 50608—2010)、美国规范(ACI 440.1R-06)、加拿大规范(CSA.S 806-12)中规定的计算方法对玄武岩纤维筋再生混凝土梁受剪承载力的适用性。研究结果表明:钢筋再生混凝土梁的受力性能类似于传统的钢筋混凝土梁,而玄武岩纤维筋再生混凝土梁在荷载作用下,裂缝扩展较快且宽度更大;中国规范(GB 50608—2010)对试验梁抗剪承载力的计算值过于保守,美国规范(ACI 440.1R-06)最为接近,加拿大规范(CSA.S 806-12)次之。

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。

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。