部分充填式窄幅钢箱-UHPC组合梁抗剪试验研究

目的为研究部分充填式窄幅钢箱-UHPC组合梁的抗剪性能,方法对4根倒置组合梁试件通过三点加载方式进行了静载试验,通过研究其负弯矩作用下的破坏形态及变形特征,得到了组合梁的荷载-挠度曲线、应变分布、荷载-滑移曲线、最终破坏形态等。结果试验研究结果表明:UHPC翼板显著提升了组合梁的变形能力和极限承载力;相较于试件SUCB-3(NC翼板),试件SUCB-1(1/2UHPC翼板和SUCB-4(全UHPC翼板))的承载力分别提高了18.2%和27.3%,变形能力则分别增强了38.02%和41.2%;钢纤维的添加能有效地抑制翼板裂缝的开展,钢纤维掺量从0提高到2%,试件的最大裂缝宽度从1.06 mm降低到0.92 mm,变形能力增强了23.61%,承载力则提高了4%。结论提出了考虑钢箱、UHPC翼板和充填混凝土贡献的组合梁抗剪承载力计算公式。

压弯剪扭复合作用下灌浆套筒装配式RC墩的抗震性能

随着城市交通的快速发展,对其建设要求越来越高,城市桥梁主要为匝道桥、斜交桥等非规则桥梁.为得到压弯剪扭等复合地震作用下装配式墩的损伤机理和滞回特性,进行了灌浆套筒连接(Grouting Sleeve,GS)、灌浆套筒和钢管混凝土剪力键组合连接(Grouting Sleeve and Steel-tube,GSS)装配式墩和钢筋混凝土现浇(Reinforced Concrete,RC)墩等三种桥墩在压弯剪扭复合作用下的拟静力试验.结合现有混凝土结构设计规范计算剪扭相关曲线,并与试验结果进行对比,分析装配式墩复合荷载作用下的剪扭承载能力.结果表明:GS构件与RC构件以压弯扭破坏为主,而插入钢管剪力键的GSS构件则发生塑性铰上移,呈现出剪扭破坏的特征.GS构件和RC构件具有较好的弯曲耗能能力,增加钢管剪力键的GSS构件则可以提升抗弯承载力.装配式墩接头导致其整体性较弱,GS构件和GSS构件抗扭承载力小于RC构件.各构件在复合荷载作用下的剪扭相关关系接近规范中的1/4圆理论曲线,研究结果可以为灌浆套筒连接装配式墩在压弯剪扭复合作用下的抗震性能分析提供参考.

非对称集中荷载下无腹筋RC梁受剪性能试验研究

非对称集中荷载作用下钢筋混凝土无腹筋简支梁具有两个不同的剪跨比,而两剪跨段受剪承载力与剪力作用之间的相对大小存在不确定性.通过开展6根非对称和4根对称集中荷载作用下钢筋混凝土无腹筋简支梁受剪性能试验研究,获取了破坏形态、荷载-跨中位移曲线和纵向受拉钢筋应变,并分析了《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)公式、修正压力场理论、基于截面应变分析的抗剪模型和Zsutty统计公式的适用性.结果表明,对于小剪跨比恒为1.0的无腹筋简支梁,大剪跨比为2.0~4.0的梁均在大剪跨段发生剪切破坏;当大剪跨比由3.0增大至3.5时,梁的极限承载力出现由大剪跨段控制转变为小剪跨段控制的现象《.混凝土结构设计规范》(GB50010—2010)预测非对称集中荷载作用下钢筋混凝土无腹筋简支梁发生剪切破坏的位置与试验结果相反,而Zsutty统计公式的预测效果最好.

动静组合加载下砂岩剪切力学特性试验研究

动载扰动作用是影响遗煤复采过程中围岩稳定性的重要因素,为研究不同预静载水平下动载扰动对砂岩抗剪强度、黏聚力、内摩擦角、应变场及声发射等参数的影响,采用动静载多场耦合试验系统、声发射监测系统和DIC应变监测系统对砂岩进行了动静组合加载变角剪切试验。研究结果表明:在组合加载下,随着预静载水平的增大,砂岩抗剪强度和黏聚力呈先增大后减小的趋势,内摩擦角和扰动前后最大主应变差值呈先减小后增大的趋势,均在75%τ预静载水平处达到极值;在组合加载下,声发射累计能量和累计振铃计数整体上可划分为第一稳定增长期、第一突增期、平静期、第二突增期、第二稳定增长期和第三突增期6个阶段,在扰动阶段声发射信号活跃程度随着预静载水平的增大呈先减小后增大的趋势,极值出现在60%τ预静载水平处。研究成果可为动静组合加载下围岩稳定性控制提供理论参考。

飞机荷载桥梁装配式主梁横向新型连接方案及其静动力性能分析

针对既有装配式主梁铰缝连接强度弱、湿连接施工复杂等问题,充分考虑飞机荷载桥梁荷载集度大、空间受力显著等特点,提出一种剪力键和横向预应力筋混合连接的装配式主梁连接方案。该方案通过剪力键与键槽实现相邻主梁拼接,采用横向预应力筋为接缝界面提供压应力储备,具有结构整体性好、施工方便等优点。以某机场滑行道桥为对象,基于ABAQUS平台建立新型连接装配式主梁的非线性数值模型,开展静、动力学性能分析以验证方案的可靠性,揭示了剪力键位置、数量、高度及初始预应力对主梁力学行为和抗震性能的影响规律。结果表明:飞机静载作用下,该方案能够满足规范对于主梁挠度限值的要求且具有可观的安全储备。增设跨中剪力键及增加其数量可显著降低主梁跨中挠度和弯矩;相较于仅设置梁端剪力键,加设3道跨中剪力键可使静载下力学响应分别降低19.92%、23.35%,使地震下力学响应分别降低17.29%、40.12%。剪力键倾角和高度对主梁受力影响较小,增大横向预应力筋初始张拉力可有效提高主梁接缝界面的预压应力,静载、地震下的最大增幅分别为45.31%、46.51%。研究成果可为飞机荷载桥梁的主梁拼装提供重要的技术支撑,并可拓展应用于重载公路、铁路桥梁。

A new model for evaluating the dynamic shear strength of rocks based on laboratory test data for earthquake-resistant design

The dynamic shear strength of rocks is required for the earthquake-resistant design of nuclear power plants in Japan.This research aims to propose a mathematical model for estimating the dynamic strength and to validate the model.Two different types of specimens were prepared for the model validation,and the monotonic and cyclic loading tests were conducted to obtain the mathematical model parameters.Subsequently,multistep cyclic loading tests were performed,followed by simulations using the mathematical model.The test results demonstrated that the dynamic shear strength exceeded the static shear strength,which agreed with previous researches.Furthermore,the dynamic shear strength calculated using the mathematical model was generally consistent with that obtained from the experimental data.

不同双轴加载路径下T形截面RC剪力墙抗震性能试验研究

为了探究复杂多维地震作用下带翼缘剪力墙的损伤机理和抗震性能,进行了5个T形截面RC剪力墙的水平单、双轴拟静力试验,研究双轴加载对T形墙破坏模式、滞回性能、承载力、延性与耗能能力的影响,考察T形墙在不同双轴加载路径下的受力机理和多维抗震性能。结果表明:T形墙在单、双轴加载下的破坏均发生在墙肢自由端底部,双轴加载加剧了裂缝的开展和混凝土的剥落,且对翼缘的损伤影响更大;T形墙两正交方向的受力行为存在明显的相关性,双轴耦合受力产生的内力重分布和局部附加应力会改变T形墙的局部受力机理和整体性能,表现为一个方向受荷时,其正交方向在位移不变的情况下荷载会产生突变;相较于单轴加载,双轴加载下T形墙各方向承载力平均降低了6.90%,极限变形能力平均降低了11.28%,单个方向破坏时的累积耗能减小,且双轴耦合效应按“十”字形、“8”字形、矩形加载路径的顺序依次增强。鉴于地震动的随机性以及结构响应的多维耦合性会显著改变带翼缘RC剪力墙在实际地震作用下的抗震能力,建议在剪力墙结构抗震设计时合理考虑承载力的折减并适当减小层间位移角限值。

高温后钢-混组合梁抗剪性能试验研究

为研究钢-混组合梁经历高温后的抗剪性能,以受热温度和冷却方式为试验参数,分别开展了普通混凝土、钢材高温后材料性能试验和钢-混组合梁高温后静力试验。对高温冷却后混凝土和钢材的基本力学性能进行了试验研究,并采用扫描电镜观察了高温后混凝土的微观结构;按“强弯弱剪”设计了7片钢-混组合梁,测定了升降温过程中截面温度场分布,开展了常温和经历高温冷却后组合梁加载破坏试验,对组合梁常温和高温后的极限承载力、跨中挠度和应变变化进行对比分析,研究了受热温度和冷却方式对组合梁受力性能的影响,并探讨了高温后组合梁极限抗剪承载力计算方法。结果表明:高温后混凝土内部水泥复合物疏松和水泥与骨料包裹界面出现裂纹是混凝土宏观力学性能劣化的主要原因;常温和高温冷却后钢-混组合梁的破坏形态均为混凝土板出现贯穿的斜裂缝;随着温度的升高,组合梁的承载力、刚度和延性均降低;低于400℃时冷却方式对承载力影响较小,600℃时喷水冷却后组合梁承载力大于自然冷却;与自然冷却试件相比,喷水冷却下试件的刚度较大,极限挠度较小;基于试验数据和回归分析建立了混凝土抗压强度、钢材屈服强度与受热温度之间的计算公式;修正后的AS/NZS 2327规范公式计算值与试验值吻合良好。

振动台试验用小尺寸普通叠层橡胶支座性能试验研究

为研究振动台模型试验用小尺寸普通叠层橡胶支座力学性能,设计完成静力试验和振动台试验,分析加载频率、剪应变、压应力以及振动台模拟不同地震动对小尺寸普通叠层橡胶支座水平等效刚度和等效阻尼比的影响。试验数据表明,静力试验下,加载频率在0.02~0.3Hz内变化时,对支座性能影响较小;剪应变由10%增大至250%,水平等效刚度减小,等效阻尼比先降低后趋于基本稳定,剪应变大于100%后,支座性能会发生改变;压应力由0.5σ0增大至2.5σ0,小尺寸普通叠层橡胶支座水平等效刚度呈减小趋势,等效阻尼比呈增大趋势且幅度较大;动力试验下,在弹性范围内,支座水平等效刚度和等效阻尼比随剪应变的增大线性下降,与静力试验数据结果有一定差异,说明直接使用静力试验的数据结果来预估实际小尺寸支座的性能是不准确的。

弯矩和剪力组合作用下混凝土梁截面抗剪计算理论研究

为准确计算钢筋混凝土梁及预应力钢筋混凝土梁在弯矩和剪力组合作用下的截面抗剪承载力,进行钢筋混凝土梁及预应力钢筋混凝土梁截面抗剪计算理论研究。根据混凝土梁抗剪破坏特征,考虑混凝土、纵向钢筋、竖向箍筋、弯起钢筋以及预应力筋对梁抗剪性能的影响,提出一种基于楔形截面的抗剪计算模型,并对抗剪承载力的上限值和下限值进行分析。开展轻型T梁计算和足尺模型静载试验,并进行对比验证。结果表明:楔形截面抗剪计算模型解释了混凝土梁纵向钢筋、竖向箍筋、弯起钢筋的抗剪承载力贡献,并为抗剪承载力的设计提供了实用的公式;该模型的抗剪上限值为最小腹板厚度提供了理论解释,即纵向钢筋、竖向箍筋均存在一个充分配筋率下的腹板厚度;通过实例计算和足尺模型静载试验,楔形截面抗剪计算模型和计算方法相对于传统方法更为准确和合理,具有更好的理论基础。

新型玻璃纤维GFRP筋聚合砂浆板加固混凝土梁的粘接性能研究

针对混凝土梁开裂的问题,提出制备玻璃纤维增强塑料筋(GFRP)-聚合物砂浆板,对混凝土梁进行加固。试验结果表明,混凝土梁的破坏形式为脆性破坏,与GFRP-聚合物砂浆板结合后,粘接强度明显高于混凝土基体强度。聚合物砂浆板加固混凝土梁的机理在于,当混凝土梁产生裂缝时,薄板与混凝土内部箍筋共同起到承载作用,进而达到加固效果。当浆板长度为600 mm,此时薄板长度略长于混凝土纯弯段,加固效果最好。

钢-混组合加固梁承载能力试验研究

针对外包钢板钢—混组合结构加固方法中结合面传力机理及植筋、剪力钉数量对结构承载能力的影响问题,开展植筋、剪力钉布置不同的6组钢板—混凝土组合加固梁弯曲试验,比较植筋、剪力钉布置间距对构件的力学行为和承载能力的影响;根据试验数据以构件的破坏形态分析钢—混结合面的工作和破坏机理。结果表明:采用外包钢板加固法加固时,相对于原结构,加固的外包刚板刚度较大,对结合面的强度要求较高,通过灌浆料连接植筋、剪力钉的方式很难满足钢—混结构变形一致的要求,在一定范围内增、减剪力钉数量对加固结构的刚度和极限承载力基本没有影响,但可以防止钢板发生早期局部失稳,充分发挥外包钢板的刚度和承载能力。

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。

静不定复合材料夹芯梁弹性屈曲载荷的近似解

利用能量法得到静不定夹芯梁剪切刚度表达式,构造静不定夹芯梁的挠度函数,进而得到静不定复合材料夹芯梁的弹性屈曲载荷近似解。相关试验证明了静不定夹芯梁剪切刚度表达式的计算精度的可靠性及实际工程的适用性。算例分析表明,静不定复合材料夹芯梁弹性屈曲载荷的计算应考虑剪切刚度的影响,否则会产生很大的计算误差。

波形钢腹板组合梁双开孔钢板连接件横向抗弯性能研究

为研究波形钢腹板组合梁双开孔钢板连接件的横向抗弯性能,以地约科1号大桥(波形钢腹板连续刚构桥)为背景,分析波形钢腹板与混凝土顶板双开孔钢板连接件(简称“T-PBL连接件”)在横向弯矩作用下的破坏模式及抗弯性能。以穿孔钢筋直径为变量,设计了3个试件,进行横向抗弯静力试验,并将试验值与现行《波形钢腹板组合梁桥技术标准》(CJJ/T 272-2017)中的理论值进行对比。结果表明:穿孔钢筋直径对T-PBL连接件试件破坏形态影响较小,在横向弯矩作用下试件的破坏形态均为受拉侧底部混凝土拉裂,同时受拉侧混凝土与钢翼缘板发生较大的剥离;试件的荷载~位移曲线分为弹性阶段、弹塑性阶段和屈服阶段;增大穿孔钢筋直径可以提高T-PBL连接件试件横向抗弯承载力,现行行业标准中对于T-PBL连接件的横向抗弯承载力计算方法较为保守,尤其对于大直径的穿孔钢筋试件,其安全储备较高。

RPC-NC组合梁界面受力性能研究

为适应高速铁路快速发展对桥梁使用性能的要求,设计12组共36个活性粉末混凝土(RPC)-普通混凝土(NC)双面剪切试件,进行剪切静载试验,研究RPC-NC组合梁界面的受力性能。研究表明:RPCNC剪切试件在自然粗糙状态下受剪破坏时的相对滑移量在1mm以下,说明RPC-NC组合梁的黏结界面破坏前的滑移量很小,具有很好的整体性;其抗剪承载力随NC强度的增加而增加,且随界面压应力的增加而大幅增加;试件的破坏形态在界面压力较小时为界面的突然断裂,且随界面压力的增大,试件破坏前的荷载—滑移量曲线的延性有所增加;RPC-NC组合界面在自然粗糙状态下的极限剪应力τ与混凝土抗拉强度ft及界面压力σn之间的关系可用Mohr-Coulomb准则描述,并经过对试验数据的回归得到τ=0.41f_t+2.51σ_n。

钢-混组合梁剪力钉抗剪性能试验研究

为研究钢-普通混凝土与钢-钢纤维混凝土组合梁剪力钉的极限抗剪强度及破坏形式,根据某实际钢-混组合桥梁结构,设计2种钢-混组合梁剪力钉试件进行极限抗剪强度推出试验,根据试验结果拟合试件荷载～滑移曲线,并与不同规范计算得到的剪力钉抗剪承载力进行比较分析。结果表明:钢-钢纤维混凝土组合梁剪力钉的极限抗剪承载力较钢-普通混凝土组合梁剪力钉高约16%;其极限承载力对应的滑移值约为钢-普通混凝土组合梁剪力钉的2～2.5倍;钢-钢纤维混凝土组合梁破坏特征为剪力钉全部被剪断,钢-普通混凝土组合梁破坏特征为混凝土被压裂。由各公式得到的试件抗剪承载力均偏于保守。

两类PBL剪力键推出试验的对比研究

根据钢-混结合梁与钢-混结合段中PBL剪力键不同的受力状态,设计了两种试验构造类型共9组36个PBL剪力键试件的推出试验,测试了各组试件的相对滑移及构件应力水平。试验结果表明:两种构造形式的PBL剪力键试件的荷载-滑移曲线、破坏过程及破坏形态截然不同;在构造参数相同的情况下,钢-混结合段中PBL剪力键的极限承载力、极限荷载、抗剪刚度和延性系数都要优于钢-混结合梁中的PBL剪力键;在进行PBL剪力键的推出试验研究时,有必要根据其受力状态选择相对应的试验构造;PBL剪力键的承载力、抗剪刚度、延性系数的影响因素有混凝土强度、开孔直径、开孔钢板厚度、贯穿钢筋直径、键群的布置形式以及试验构造等。需要尽快制定PBL剪力键的标准试验方法,以方便对其进行系统的研究以及促进其在钢-混组合结构中的应用。

氯离子侵蚀下低矮RC剪力墙抗震性能试验研究

基于人工气候环境模拟技术,对5榀低矮RC剪力墙试件进行加速腐蚀试验,继而对其进行拟静力加载试验,研究氯离子侵蚀下锈蚀程度对低矮RC剪力墙承载能力、变形能力及剪切变形占总水平位移比等的影响规律。结果表明:在氯离子侵蚀作用下,低矮RC剪力墙沿暗柱纵筋方向的裂缝数量较暗柱箍筋和分布筋多,宽度更宽;当水平分布筋锈蚀率从0%增大到16.56%时,试件承载能力、总体变形能力、延性等方面则均有不同程度的退化,其中承载力削弱了12.6%,延性降低了23.0%,且开裂、屈服和峰值特征点下剪切变形占总水平变形比均逐渐增大,三个特征点平均剪切变形占比从22%提高到36%,破坏时剪切破坏特征愈加明显。该文所得研究成果可为氯离子侵蚀作用下锈蚀低矮RC剪力墙构件的抗震性能研究和含低矮RC剪力墙结构的全寿命周期抗震性能评估提供理论支撑。

砖砌体剪压复合受力动、静力特性与抗剪强度公式

在砖砌体模型关于剪压复合受力相关性的静力与动力试验研究的基础上 ,提出了基于可靠度分析并与修订中的砌体结构设计规范和建筑抗震设计规范相过渡的拟合公式。该式以“变摩擦系数”的剪摩理论模式。统一了依据主拉应力理论和剪摩理论的抗剪强度计算方法。公式形式简单 ,物理概念明确 ,计算结果与两本规范公式十分接近 ,实现了新旧方法的衔接并偏于安全 ,为规范的修订提出了新的建议。