RC框架梁端负弯矩纵筋部分置于梁侧楼板对性能的影响及构造问题分析

为适应建筑多功能、大跨度、重荷载、高抗震的发展要求,框架梁端部负弯矩纵筋配筋率通常较高,节点区钢筋过于密集,混凝土施工质量不易保证,对结构综合性能有不利影响。先对梁端负弯矩纵筋部分设置于梁侧楼板内(简称APNRFS)的布筋方式进行阐述,然后基于试验结果分析探讨了该配筋方式对结构性能带来的变化及相关构造问题。研究表明:梁端采用APNRFS布筋方式一般不会降低框架梁的承载力;梁端的弯曲变形能力和结构抗震性能有一定提高;移至板内的梁负筋布置宽度宜小于有效翼缘宽度范围;移至板内的梁端负筋宜同时兼作楼板负筋;横向分布筋参与受力,设计中应适当增配。

爆炸损伤后起波钢筋混凝土梁吸能能力有限元分析

文中分析爆炸损伤后普通钢筋混凝土梁和起波钢筋混凝土梁的能量吸收能力,对比说明起波钢筋混凝土梁的抗爆性能。首先,分别建立普通钢筋混凝土梁和起波钢筋混凝土梁的有限元模型;然后,设置先爆炸加载后四点弯曲加载的荷载组合,变化起波矢高、起波角度、TNT当量、钢筋和混凝土强度等参数,对比研究不同参数组合下普通钢筋混凝土梁和起波钢筋混凝土梁的整体损伤过程,并重点分析了起波钢筋的塑性铰的形成发展过程;同时,计算不同参数组合下两种钢筋混凝土梁的能量吸收值,对比两者的能量吸收能力。研究表明爆炸损伤后起波钢筋混凝土梁的吸能能力高于爆炸损伤后普通钢筋混凝土梁的吸能能力,起波矢高越高、起波角度越小、钢筋和混凝土强度越高、TNT当量越小,起波钢筋混凝土梁的残余吸能能力越强。

锈蚀钢筋混凝土梁动态抗弯性能细观数值研究

为研究锈蚀对钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)梁动态力学性能的影响,考虑钢筋锈蚀和应变率效应及混凝土内部结构的非均质性,建立锈蚀钢筋混凝土梁两阶段三维细观尺度数值模型。钢筋的非均匀锈蚀膨胀以施加非均匀径向位移的方式模拟,并以保护层开裂“最终状态”作为之后混凝土梁动载模拟的“初始输入条件”,获得锈蚀后的动态力学行为。在验证了数值模型合理性的基础上,分析了钢筋锈蚀引起的保护层锈胀开裂行为及不同应变率下构件力学性能的变化。结果表明:钢筋锈蚀使混凝土梁产生了明显的纵向裂缝,梁的承载力随钢筋锈蚀率增加而降低;高应变率下,混凝土梁发生冲切破坏,梁的承载力显著提高;锈蚀混凝土梁承载力损失与锈蚀后梁频率降低系数(反映刚度损失)近似呈线性规律,且低应变率下的承载力对频率变化更加敏感。最后,基于模拟结果回归分析,发展建立了考虑锈蚀及应变率耦合影响的混凝土梁动态抗弯承载力预测公式。

BTRC和BRRC加固混凝土梁的抗冲击性能试验研究

采用落锤冲击试验机开展普通钢筋混凝土梁、玄武岩纤维网增强混凝土(BTRC)和玄武岩纤维筋(BRRC)加固梁的抗冲击性能试验研究,其中,采用未加固钢筋混凝土梁1根、不同面积BTRC和BRRC加固的钢筋混凝土梁各2根。通过分析失效破坏过程、冲击力时程曲线、支座反力时程曲线、位移时程曲线、冲击力—挠度曲线以及支座反力—挠度曲线,对BTRC和BRRC加固钢筋混凝土梁的抗冲击性能进行研究。结果表明,BTRC和BRRC加固层能有效提高试验梁的抗冲击承载力,减小试验梁的最大变形和残余变形;加固方式和配筋率/配网率对试验梁的最大变形和残余变形影响不明显;加固层中纤维网断裂和纤维筋锚固端脱粘会消耗锤头部分动能,使得加固梁的整体变形耗能占比低于普通钢筋混凝土梁。

反复荷载作用下预应力CFRP筋HPC梁的力学响应

对于预应力碳纤维增强复合材料(Carbon fiber reinforced composite,CFRP)筋高性能混凝土(High per-formance concrete,HPC)梁,建立了预应力CFRP筋的组合壳单元模型和GFRP筋的分层壳单元模型,结合相关准则研究了预应力CFRP筋HPC梁的几何非线性和材料非线性,分析了反复荷载作用下HPC梁的非线性力学响应。结果表明,单调荷载作用下预应力CFRP筋HPC梁的跨中挠度和CFRP筋应变的计算结果与试验数据均吻合良好,证明了所提出单元的有效性和研制程序的正确性;反复荷载作用下预应力CFRP筋HPC梁的受拉区配筋种类对HPC梁的力学响应具有显著影响,且梁体破坏时CFRP筋和GFRP筋均未达到相应的极限强度,所得结论供HPC梁设计参考。

玻璃钢筋增强树脂混凝土梁的弯曲性能研究

对玻璃钢筋增强树脂混凝土 (GFRP)梁进行弯曲性能试验研究 ,并在现有的玻璃钢筋增强水泥混凝土梁分析模型的基础上 ,提出了用于玻璃钢筋增强树脂混凝土梁挠度计算的修正模型。利用该修正模型对梁内部出现微裂纹后的挠曲性能进行评估 ,其结果与实测结果吻合较好。

锈蚀钢筋混凝土梁斜截面受剪承载力计算

侵蚀环境下混凝土结构中钢筋易于发生绣蚀,造成混凝土、钢筋等材料力学性能劣化、界面粘结性能退化以及构件截面几何尺寸变化,导致服役期混凝土结构承载能力下降,严重影响结构的安全使用。以锈蚀钢筋混凝土简支梁斜截面为研究对象,在分析锈蚀对钢筋混凝土梁抗剪强度影响的基础上,提出了集中荷载作用下锈蚀钢筋混凝土梁抗剪强度的计算模型,应用拉压杆模型对锈蚀梁的受剪承载力进行了计算,并通过75根锈蚀梁的试验结果对建议计算模型进行验证。结果表明:锈蚀钢筋混凝土梁受剪承载力试验值与计算值之比的平均值为1.226,方差为0.028,试验值与理论值的相关性系数为0.968,建议模型抗剪强度预测值与试验结果吻合较好。

HRB500级钢筋混凝土梁受弯性能分析

为了研究HRB500钢筋在混凝土梁中的受力性能,进行了7根HRB500钢筋混凝土梁的受弯性能试验,建立了HRB500级钢筋混凝土梁受弯的数值模型.模型以梁截面上的纵向力、截面力矩、钢筋微元力等平衡方程为基础,通过求解任意弯矩作用下任意截面上的平衡方程,确定整根梁的受力响应,得到挠度、曲率、应变等随荷载的变化情况,以及混凝土裂缝宽度的发展情况.模型考虑钢筋与混凝土之间的黏结滑移和裂缝的影响,以及裂缝之间受拉区混凝土的影响,计算结果与7根试验梁结果相比较,验证了模型的准确性.利用建立的数值模型分析了HRB500级钢筋混凝土梁内钢筋与混凝土的协同工作,研究了相邻2条裂缝之间相对滑移、黏结力、混凝土和钢筋应变等的变化情况.对多因素进行参数分析,分析表明:采用高强度的混凝土能够较好地利用HRB500钢筋的高强度;随着梁截面高度的增加,裂缝宽度值成为限制梁承载力发挥的制约条件;增加保护层厚度不利于梁承载力的发挥,但影响很小可忽略.

复合内嵌筋材加固混凝土梁破坏模式分析

对螺旋肋钢筋施加预应力,将其与碳纤维筋组合后,以不同的方式嵌入到混凝土梁受拉区混凝土保护层中,对混凝土梁进行加固,能显著提高混凝土梁的承载能力。在对承载能力试验结果做简单阐述的前提下,针对加固梁中多材料、多界面存在的客观现实,全面系统地分析了加固梁可能存在的破坏模式,且与试验梁的破坏模式进行对比,对不同加固方式加固的试验梁的破坏模式及破坏机理进行了分析。分析表明,多界面的存在严重影响了加固梁的承载力;不同的破坏界面,应对加固材料断面总内力采取不同的取值,在试验中应特别注意破坏界面的判别,否则计算结果会产生很大误差。

钢筋-纤维自密实混凝土梁受弯性能与承载力分析

通过四点弯曲试验得到钢筋－纤维自密实混凝土梁式构件的荷载－跨中挠度曲线、荷载－纵筋应变曲线和破坏形态，对梁式构件的受弯承载力及纤维与钢筋的混杂效应进行了分析。结果表明：钢纤维的加入使钢筋－纤维自密实混凝土梁式构件的抗弯承载力提高了10％～42％。考虑钢纤维跨越裂缝的传力机理及分布情况提出了钢筋－纤维混凝土梁式构件受弯承载力计算公式，并与ACI 544和CECS 38：2004的公式进行了对比，计算结果表明：文中建议公式计算的受弯承载力与试验结果最为接近，可用于钢筋－纤维自密实混凝土梁式构件的受弯分析与设计。

复合内嵌碳纤维筋和预应力螺旋肋钢筋加固混凝土梁试验

对高强度的螺旋肋钢筋施加预应力,将螺旋肋钢筋和非预应力的碳纤维筋用不同的组合方式嵌入混凝土梁受拉区混凝土保护层中进行弯曲试验。结果表明：内嵌2根螺旋肋钢筋和1根碳纤维筋（BF1P2梁）或内嵌1根螺旋肋钢筋和2根碳纤维筋（BF2P1梁）,且对螺旋肋钢筋施加的预应力水平分别为其极限强度的30%,45%和60%,加固混凝土梁的极限承载能力、刚度及抗裂性能均有显著改善。与对比梁相比,BF1P2梁的开裂荷载提高了86.70%~133.33%,屈服荷载提高了32.25%~72.04%,极限荷载提高了72.73%~90.00%;BF2P1梁的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载则分别提高了50.00%~133.33%,50.54%~136.56%和72.20%~173.60%;BF2P1梁的加固效果优于BF1P2梁,且对螺旋肋钢筋施加预应力的水平为45%时,混凝土梁的加固效果最佳。

锈蚀钢筋混凝土梁抗弯刚度退化研究

在大量锈蚀钢筋混凝土梁试验数据的基础上,计算得到不同锈蚀方式和锈蚀率等情况下试验梁的抗弯刚度退化系数,拟合给出钢筋锈蚀率与梁抗弯刚度退化系数的理论计算公式,并通过对新制作的钢筋混凝土试验梁通电加速腐蚀试验,验证计算公式的可靠性和准确性。

复合内嵌碳纤维筋预应力螺旋肋钢筋加固混凝土梁承载力分析

用碳纤维筋和预应力螺旋肋钢筋共同嵌入到混凝土梁受拉区保护层中对混凝土梁进行加固,能更有效地改善混凝土梁的受力性能。为更有效地分析复合内嵌碳纤维筋预应力螺旋肋钢筋加固混凝土梁的破坏形态、极限状态及正截面承载力,通过对预应力状态下梁各阶段受力情况分析、承载力计算及界限状态的判别,提出了加固混凝土梁对应不同破坏形态下承载力的计算公式。为验证所得分析结论的合理性和可靠性及计算公式的准确性,对7根碳纤维筋预应力螺旋肋钢筋加固的混凝土梁进行弯曲试验,结果表明,被加固梁的破坏形态、极限状态分析是合理的,所提出的计算公式能准确计算加固梁抗弯承载能力。

FRP(钢绞线)加筋混凝土梁正截面受弯承载力计算

纤维增强复合筋、不锈钢绞线等高强材料作为混凝土梁的受力筋可以充分发挥强度高、耐腐蚀性能好等优点,在土木工程中得到了广泛应用。为了分析此类高强材料加筋混凝土梁的受弯性能,在平截面假定基础上,对混凝土和受力纵筋分别采用混凝土Hongnestad模型和线弹性模型,通过平衡条件,推导了FRP(钢绞线)加筋混凝土梁受弯承载力的计算公式,并与国内外82根简支梁的试验结果进行了对比。研究结果表明:加筋混凝土梁抗弯强度试验值与理论值之比的平均值为1.07,标准差为0.14。建议公式可以较好地计算FRP(钢绞线)加筋混凝土梁的受弯承载力。实际工程构件抗弯截面设计时,建议安全配筋率取1.4倍平衡配筋率,设计截面弯矩取0.625倍理论受弯承载力,以使构件具有足够安全储备。

一种预制装配式再生块体混凝土圈梁的设计与试验研究

提出一种采用分段预制,节段之间采用在U型槽段内搭筋灌浆连接的预制装配式再生块体混凝土圈梁。聚焦工程应用可行性,开展圈梁预制节段设计、连接构造和施工工艺等该技术关键问题研究,以有限元分析和试验进行验证。结果表明,相比于全现浇,该预制装配式圈梁的力学性能下降不明显,节段连接可靠;对预制再生块体混凝土圈梁进行试制和弯剪试验发现,相比于传统全现浇圈梁,该预制装配式圈梁的极限承载力几乎不变,初始刚度略有下降,连接合理可靠,废弃混凝土块体的掺入对预制圈梁的力学性能影响不明显。该预制装配式圈梁可实现85%以上的预制率,掺入废弃混凝土能节省不低于25%的新混凝土,无需支模和养护,可大大提高施工效率,节省成本,经济和社会效益明显。

BFRP筋再生混凝土无腹筋梁挠度试验研究

通过7根BFRP筋和3根钢筋再生混凝土无腹筋梁四分点加载试验,对比分析了纵筋种类、剪跨比、BFRP筋配筋率、再生混凝土抗压强度对BFRP筋再生混凝土梁跨中挠度的影响。结果表明:钢筋屈服前,BFRP筋梁跨中挠度随荷载增加的斜率比钢筋梁大;钢筋屈服后,BFRP筋梁荷载-跨中挠度曲线的切线刚度比钢筋梁大;在同种荷载作用下,试件的跨中挠度随配筋率的增大而减小,随剪跨比的增加而增大;再生混凝土抗压强度对试验梁跨中挠度无明显影响。参照不同设计规范对BFRP筋梁跨中挠度进行了计算,结果表明:在50%极限荷载、70%极限荷载和极限荷载下,ACI 440.1R-03规范值与试验值吻合较差,GB 50608—2010规范对挠度的计算更合理,建议采用GB 50608—2010规范对BFRP筋再生混凝土无腹筋梁跨中挠度进行计算。

黏FRP加固钢筋混凝土构件抗弯简化计算

黏FRP加固钢筋混凝土梁在屈服时和屈服后拉断时2种状态下正截面受压混凝土尚未压坏,作者对其合力大小及位置进行了简化,给出了相应的弯矩特征值近似公式。研究结果表明,其计算结果与试验结果吻合良好。提出了以抵抗FRP拉断为目标的抗弯加固设计简化计算方法。

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。

微型桩抗弯承载力试验研究

对于存在安全隐患且急需抢险处治的的滑坡、路堤边坡、基坑等救灾工程,坡体稳定性差,传统支挡结构难以实现快速施作,而微型桩具有明显优越性。但不同形式的微型桩,其承载力及破坏特征不同。通过改进yas-2000型压力试验机,并将其用于测试钢筋混凝土桩、钢管混凝土配钢筋桩及钢管混凝土配工字钢桩的抗弯承载力,结果表明:①钢筋混凝土桩的受力全过程可分为3个阶段,即未裂阶段、裂缝阶段及破坏阶段;②钢管混凝土配钢筋桩及钢管混凝土配工字钢桩的受力过程可分为4个阶段,即压实阶段、弹性阶段、弹塑性阶段和强化阶段;③通过对比分析上述3种不同结构微型桩的荷载-位移曲线得出在3种不同结构的微型桩中,直径相同时钢管混凝土配工字钢桩的抗弯承载力最大,其极限弯矩值为209.21 kN·m。

配置高强钢筋混凝土梁裂缝的研究综述比较

在总结了国内外关于配置高强钢筋混凝土梁裂缝研究进展的基础上,通过例子比较了几种规范关于计算最大裂缝宽度的差异,并提出了一些看法,以进一步了解高强钢筋对裂缝的影响。