火灾后超高性能混凝土梁斜截面剩余承载性能试验研究

为研究火灾后超高性能混凝土(UHPC)梁斜截面剩余承载性能,开展了12个UHPC梁火灾后静载试验,获得了火灾后UHPC梁破坏模式、裂缝发展、荷载-位移曲线,分析了受火时间、剪跨比、荷载水平、箍筋对火灾后UHPC梁承载性能的影响。结果表明:随着火灾下UHPC梁的受火时间增大、荷载水平升高,试件内部损伤增加,火灾后抗剪承载力下降;剪跨比对火灾后UHPC梁的抗剪承载力影响显著,当剪跨比由2.0增加至3.5时,抗剪承载力降低43%,破坏模式由“剪压破坏”转变为“斜拉破坏”;配箍率由0%提升至0.27%,对火灾后UHPC梁抗剪承载力提高15%;开展的火灾后UHPC梁斜截面剩余承载性能研究为UHPC梁受火后性能评估和加固修复提供了借鉴。

Q460钢焊接H形柱轴心受压极限承载力试验研究

为研究Q460高强钢中厚板焊接H形柱的极限承载力,以国产Q460高强钢中厚板制作了6个足尺焊接H形柱进行轴心受压试验。6个H形柱均由火焰切割的21mm厚翼缘板与11mm厚腹板焊接而成。试件的主要参数为宽厚比(翼缘板宽厚比分别为3、5、7)与长细比(绕弱轴长细比分别为40、55、80)。为了考虑初始缺陷对轴压H形柱极限承载力的影响,以同样的焊接工艺制作了相同截面的短柱用于测量残余应力。试验结果表明,Q460高强钢焊接H形柱稳定系数适用于我国现行GB 50017—2003《钢结构设计规范》中b类截面柱子曲线。以试件的实测尺寸、钢材的力学性能建立有限元模型,分析预测试件的极限承载力。有限元模型以初始缺陷的形式考虑试件的初始挠度、初始偏心及焊接残余应力影响。分析结果表明,考虑初始缺陷的有限元模型可以较准确地预测轴心受压柱的极限承载力。

疲劳荷载后重载铁路桥梁剩余静载承载力试验研究

基于应变和振幅的疲劳试验实时测试系统，通过10片1/6缩尺模型梁疲劳试验，研究重载铁路桥梁疲劳后静载破坏形态以及振幅、刚度、非预应力筋和预应力筋应变、混凝土应变随反复荷载次数的变化规律。研究表明：重载铁路32 m预应力混凝土梁疲劳后剩余静载承载力演变呈现“Z”字形三折线的3个阶段，即基本不变阶段、直线下降阶段和压弯失稳破坏阶段。第一阶段，疲劳后试件静载破坏形态与普通静载破坏形态相同，试件静载承载力基本保持不变；第二阶段，试件静载承载力直线下降，直至压弯失稳破坏，最终梁的剩余静载承载力降至原有承载力的50％～60％，主要由预应力筋提供。与普通静载破坏试验相比，疲劳后静载破坏试验不同的地方主要表现在混凝土、梁底普通钢筋和预应力筋等材料的应力-应变本构关系上，受压区混凝土残余应变不断增加，变形模量降低了20％～30％，普通钢筋和预应力筋残余应变也明显增加，但弹性模量和屈服强度（预应力筋极限强度）基本不变。

Z2类疲劳细节钢-混凝土组合梁残余承载力试验研究

为深入了解最常见的钢-混凝土叠合板组合梁发生Z2类构造细节疲劳破坏后的残余静力承载力,对4根Z2类构造细节疲劳破坏后的叠合板组合梁进行了残余静力荷载试验。试验表明:叠合板组合梁疲劳破坏发生后依然表现出很好的延性,并具有极高的屈服和极限承载力,其值主要取决于疲劳寿命(钢梁的应力幅值)以及栓钉的界限剪力连接程度(是否存在滑移)。相比较而言,发生钢梁下翼缘切割边拉裂的疲劳破坏较之钢梁腹板与下翼缘连接处的热影响区发生疲劳破坏时延性更好,并具有更高更持久的承载能力。

高温后预制装配式叠合梁受弯性能试验研究

为研究荷载比、受火时间、叠合参数对预制装配式混凝土叠合梁高温后残余受弯性能的影响,共设计了14根T形截面叠合梁,其中12根梁分别进行受火试验及受火后静载试验,剩余2根梁进行常温静载试验;采用有限元软件ABAQUS中的三维弹簧单元模拟了预制-现浇混凝土叠合面的相互作用,提出了叠合梁受火后受弯承载力计算方法。研究结果表明:随受火时间增加,叠合梁残余承载力逐渐降低;相同受火时间下,荷载比越大,叠合参数越小,截面所历经的最高温度越大。荷载比与叠合参数均对叠合梁残余承载力有一定影响,受火时间为120 min时,同一叠合参数下,荷载比为0的梁的残余承载力较荷载比为0.44的提高了19%;相同荷载比下,叠合参数为0.6的梁残余承载力较叠合参数为0.4的提高了24%。考虑到高温后普通混凝土梁残余承载力计算式不再适用于叠合梁,通过引入折减系数,提出了适用于火灾后叠合梁残余承载力简化公式,其计算值与试验值误差4%~12%,精确度较高。

高强钢焊接箱形柱轴心受压极限承载力试验研究

为了研究高强钢中厚板焊接箱形柱的极限承载力,以11 mm厚国产Q460高强钢中厚板制作了7个焊接箱形柱进行轴心受压试验。试件共包含宽厚比8、12、18三种截面,长细比分别为35、50、70。根据试件的实测尺寸、钢材的力学性能建立有限元模型,以初始缺陷的形式考虑了试件的初始挠度、初始偏心及焊接残余应力,分析预测了试件的极限承载力。试验结果表明,高强钢焊接箱形柱稳定系数采用GB 50017—2003《钢结构设计规范》中的c类截面柱子曲线偏保守,试验结果平均曲线更接近b类截面曲线,但仍需进一步验证。分析结果表明,考虑了初始缺陷的有限元模型可准确预测柱的极限承载力,可以作为试验数据的补充。

火灾后型钢混凝土柱受力性能试验研究

通过6个火灾后型钢混凝土柱的静力加载试验以及2个常温下型钢混凝土柱的对比试验,研究了火灾后型钢混凝土柱的破坏形态、变形特性、剩余承载力、刚度等。试验结果表明:火灾后型钢混凝土柱的破坏形态与常温下基本相同,但柱的轴压刚度、抗弯刚度、承载力均有不同程度降低;从加载到荷载达到80%极限荷载的不同阶段,火灾后型钢混凝土柱轴压刚度影响系数kz约为0.33～0.44,抗弯刚度影响系数kw约为0.30～0.59。利用规程JGJ 138—2001的计算方法,对所有试件常温下的承载力进行了计算,并将试验结果与计算结果进行了对比,经历火灾作用后轴压柱的剩余承载力约为常温下承载力的51%～81%,偏压柱的剩余承载力约为常温下承载力的69%～81%,火灾后型钢混凝土柱承载能力退化显著。

足尺钢管混凝土柱爆炸作用后残余承载力试验研究

设计并制作了4个足尺圆形截面和4个足尺方形截面钢管混凝土柱,对其进行了爆炸试验。通过对爆炸后挠跨比(爆炸导致的跨中挠度和柱长度之比)小于1/100的4根钢管混凝土柱施加竖向压力,得到了钢管混凝土柱在承受爆炸作用后的残余承载力,并分析了钢管混凝土柱在残余承载力试验中的应变发展情况,其中,圆形截面试件应变曲线有明显屈服平台,表明圆形截面钢管混凝土柱的损伤后变形能力优于方形截面钢管混凝土柱。试验后剖开6根钢管混凝土柱试件外钢管,分析了钢管混凝土柱在残余承载力试验前后的破坏情况,试验前后其破坏模式基本一致。应用钢管混凝土统一理论修正公式,对4根残余承载力试验试件进行了损伤程度评估,其中3根为中度破坏,1根为重度破坏,未出现倒塌现象。

Q460高强度钢材焊接H形截面弱轴压弯柱承载力试验研究

为了研究高强度钢材中厚板焊接H形截面压弯柱的承载力,采用国产Q460高强度钢材11 mm、21 mm中厚板制作了6个焊接H形截面压弯柱,试件截面自由外伸翼缘板宽厚比分别为7、5、3,长细比分别为40、55、80。通过对Q460低合金高强度钢材的材性测试、3种焊接截面残余应力测试、各试件初始几何缺陷测量及承载力试验,进行了H形截面弱轴压弯构件整体失稳承载力的试验研究,并与采用GB 50017—2003《钢结构设计规范》进行计算的承载力对比;同时以理想弹塑性模型,综合考虑试件初始缺陷建立有限元模型,分析计算其承载力。试验及分析结果表明:Q460低合金高强度钢材具有强度高、塑性性能较好等特点;由实测截面残余应力值得到其分布形式与普通钢材焊接H形截面残余应力分布基本相同;高强度钢材焊接H形截面压弯构件承载力试验值明显高于GB 50017—2003设计公式计算值;文中采用的有限元分析方法可以较准确地计算试件的承载力。研究成果为高强度钢材在实际工程中的应用提供试验参考。

折线配筋先张梁疲劳性能试验

为研究折线配筋先张梁的疲劳受力性能,对2根折线配筋先张梁和1根后张有粘结预应力混凝土梁进行了等幅疲劳试验,并对未发生疲劳破坏的试验梁进行了静载试验,探讨疲劳加载对其剩余静载承载力的影响.试验结果表明,折线配筋先张梁疲劳破坏始于底部受拉非预应力钢筋的脆性断裂;疲劳加载过程中钢筋应变、混凝土应变、裂缝宽度、挠度均有不同程度的增长,呈现'三阶段'变化规律;前期的疲劳加载对试验梁受力性能影响较小,试验梁正截面受弯破坏,有明显的延性破坏特征,其承载力与现行规范计算值相比有一定的安全储备.