Bending Resistance of Steel Plate-Reinforced Concrete Beam

The formulas for calculating bending-resistant capacity of a steel plate-reinforced concrete composite beam are derived. To validate the formulas, experiments of the composite beam under three-point bending are carried out. Calculated results based on the formulas are in good agreement with experimental results.

端钩型钢纤维混凝土简支梁受弯承载力试验

为改善普通钢筋混凝土梁自重大、易开裂、承载力低等缺点,在混凝土中常加入钢纤维,端钩型钢纤维,作为常见的一种高性能钢纤维得到广泛关注,中外学者针对端钩型钢纤维混凝土的基本力学性能开展了较多研究,而对端钩型钢纤维混凝土受弯构件的正截面受力性能有待深入研究。为研究端钩型钢纤维混凝土简支梁受弯性能,制作4根端钩型钢纤维混凝土梁及1根普通混凝土梁,对其进行受弯性能试验,根据试验得到的破坏形态、承载力、荷载-挠度曲线、荷载-应变曲线,分析端钩型钢纤维体积掺量对试件受弯承载力及破坏形态的影响。结果表明:端钩型钢纤维混凝土简支梁与一般混凝土简支梁受弯过程类似,均经历了弹性、开裂、带裂缝工作、破坏4个阶段;端钩型钢纤维混凝土简支梁与一般混凝土简支梁受弯过程均基本符合“平截面假定”;端钩型钢纤维限制了裂缝的产生和发展,使得纤维混凝土梁变形能力增强;与一般混凝土梁相比,端钩型钢纤维混凝土梁抗裂性及极限承载力得到提高,且构件承载力与钢纤维体积掺量基本呈现正相关;基于试验数据,对现行规范中开裂弯矩及极限承载力计算公式进行优化,开裂弯矩方面考虑对截面抵抗矩塑性影响系数进行修正,极限承载力方面引入纤维混凝土正截面承载力影响系数ζ,经修正计算值可较好吻合试验值。

钢板混凝土剪力墙拉弯剪性能试验研究

超高层建筑“细柔”特征容易引起底部剪力墙在强震下处于拉-弯-剪复合受力状态,中国《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》(建质[2015]67号)建议墙肢采用配置型钢/钢板的方式来改善该种抗震性能,但缺乏相关试验研究。为此,进行了6片钢板混凝土剪力墙的低周往复荷载试验,研究了轴拉比、含钢率及剪跨比对墙肢拉弯剪性能的影响。研究表明:拉弯剪作用引起钢板混凝土剪力墙密集的裂缝分布和显著的钢材强化,并导致其剪切-拉弯耦合破坏。轴拉比增大,墙肢承载力、初始抗侧刚度和延性分别降低22%、41%和39%;剪跨比减小,墙肢承载力和抗侧刚度至少提升23%;同时增大含钢率和降低剪跨比,墙肢延性提高10%。相比其他国家规范,中国规范对拉弯剪作用下钢板混凝土剪力墙的抗剪承载力预测效果更好,但其未能考虑高含钢率对裂面销栓力的影响,故建议采用暗柱的初始含钢率进行修正。

内置非贯通型钢STRC柱压弯承载力计算研究

采用内置型钢短柱对钢管约束钢筋混凝土(STRC)柱节点进行增强。为明确该节点中内置非贯通型钢STRC柱的控制截面位置及压弯承载力,进行了内置不同长度型钢STRC柱及无型钢对比试件的拟静力试验及有限元模拟研究,分析了试件的受力机理及压弯承载力,探讨了型钢长度和钢管约束等因素的影响。研究结果表明:随着内置型钢长度增加,破坏截面有从型钢-混凝土过渡截面转移至柱根的趋势;增大钢管径厚比会削弱其抗弯贡献,从而减小过渡截面压弯承载力,影响破坏截面位置。基于试验及有限元分析结果,提出柱根及过渡截面压弯承载力计算模型,建立内置型钢临界长度的确定方法,研究结果为STRC柱的设计及节点中型钢的参数确定提供理论依据。

UHPC梁开裂弯矩适用计算方法研究

为探究超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)梁抗开裂性能,通过4点弯曲试验研究了不同纤维类型、掺量及配筋率对梁受弯抗开裂性能的影响.基于试验结果,结合理论分析及数值模拟,对比了不同开裂弯矩计算方法结果,并探究了多种UHPC受拉本构对开裂荷载计算值的影响.分析了不同方法所得结果的差异及原因,提出了一种超高性能混凝土梁开裂弯矩计算方法.结果表明:UHPC抗拉强度是影响梁开裂弯矩的最直接因素,提高梁配筋率、增大纤维掺量、改变纤维形状有利于提高梁的抗开裂性能,但作用有限;截面平衡法、等效截面法计算结果偏大,美国FHWA规范的计算结果与试验值较为吻合,但相关性不好;收集相关文献数据验证表明,本文方法能准确预测超高性能混凝土梁开裂弯矩.

型钢混凝土十字形异形柱正截面承载力计算方法

为研究型钢混凝土十字型异形柱承载力计算方法,根据已完成的低周反复荷载试验及有限元分析,并考虑箍筋约束作用编制截面弯矩-曲率关系计算程序,对试件正截面承载力进行计算,并分析不同参数对型钢混凝土十字异形柱正截面承载力的影响。结果表明:计算结果与试验结果和有限元分析结果吻合较好。随着混凝土强度、配钢率、型钢屈服强度的增大,正截面承载力增大;随着配箍特征值的增大,正截面承载力增大,但增大幅度较小;不同轴压力、荷载角对正截面承载力的影响规律不同。型钢混凝土十字型异形柱与混凝土十字型异形柱相比,正截面承载力有较大提高。分析方法和计算程序有效、稳定、精确,能较为准确地预测型钢混凝土十字型异形柱正截面承载力。

内置不同角钢骨架的型钢混凝土梁受力性能研究

为研究内置不同角钢骨架的型钢混凝土梁的受力性能,对4组不同角钢布置方式的型钢混凝土梁和1组普通钢筋混凝土梁进行力学试验,分析内置空腹式角钢空间骨架混凝土梁的承载力和破坏机理等特性。试验结果表明:在相同力的效应的作用下,内置不同角钢空间骨架的型钢混凝土梁极限承载力的提升幅度均在24%以上;角钢布置形式和布置位置能够影响梁的抗弯性能;内置角钢空间骨架的型钢混凝土梁延性比普通钢筋混凝土梁效果更好。采用有限元软件对试件进行参数分析,结果表明:增大角钢强度、混凝土强度和受力钢筋强度均对内置角钢空间骨架的型钢混凝土梁有一定积极影响;在一定范围内,试件的极限承载力会随着剪跨比的增大而减小。最后提出经优化后的承载力及刚度计算公式,计算值试验值契合度较高。

钢筋混凝土柱二阶配筋的不同计算方法对比

计算钢筋混凝土柱的配筋,需要迭代求解材料非线性和几何非线性问题,不便实际应用。基于混凝土和钢筋的本构关系,根据截面应变求解精确的截面内力-曲率关系,简化杆件变形曲线为二次抛物线来计算外部作用。根据精确的截面内力-曲率曲线和外部作用曲线的特点,分别按照我国《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)和欧洲规范(Eurocode 2),对截面的极限曲率进行了简化,最后绘制了计算杆件二阶总弯矩和配筋的总诺模图。通过具体算例对比分析,结果显示欧洲规范的简化与精确值更相符,且更经济。

断开式钢管约束RC柱压弯承载力计算

断开式钢管约束RC柱凭借优异的约束效果逐渐成为组合柱的研究热点之一,而采用传统压弯承载力计算方法计算结果偏差较大,基于有限元结合试验数据进行分析,结果表明钢管与核心RC混凝土变形不符合平截面假定,与传统计算方法假定相背。通过试验及模拟试件的变形分析,发现钢管与RC柱的控制截面侧移量相同,可作为新的变形协同条件计算控制截面压弯承载力。在此基础上推导计算公式并建立计算流程,对比试验数据与计算结果,表明该方法具有更好的适用性。

型钢混凝土结构方案比对与分析

型钢混凝土是常用的一种工程结构,与预应力混凝土结构相比,其具有较高的刚度和自重。文中根据型钢的标准和设计经验,提出了三种类型的型钢混凝土,对其承载力、变形和经济指标进行了比较分析,探讨了确定型钢混凝土类型的优化方法,对预应力混凝土梁、型钢混凝土梁的结构性能和经济性进行了比较分析。

锈蚀钢筋混凝土偏心受压构件承载力试验研究

采用外加电流对混凝土中钢筋进行了快速锈蚀试验 ,通过锈蚀钢筋混凝土偏心受压构件的试验研究表明 ,随钢筋锈蚀程度的不同 ,偏心受压构件的承载力和延性有不同程度的降低 ,由于钢筋锈蚀 ,导致构件的刚度降低 ,脆性性质明显。

钢板-混凝土组合加固带损伤钢筋混凝土T梁的抗弯性能试验

为了研究钢板-混凝土组合加固钢筋混凝土T梁在静载作用下的抗弯性能,对带损伤的2片混凝土T梁组合加固后进行了抗弯承载力试验,得到了构件破坏时的极限抗弯承载力以及受力特性,揭示了钢板-混凝土组合加固钢筋混凝土T梁的弯曲破坏机理;建立了钢板-混凝土组合加固钢筋混凝土T梁的有限元模型,并进行了非线性静力计算。结果表明:考虑材料非线性的静力计算结果与试验结果吻合良好;采用塑性分析方法建立的试验梁极限抗弯承载力简化计算公式的计算结果与试验结果吻合良好。

粘贴钢板加固钢筋混凝土矩形受弯构件的非线性有限元数值模拟

利用有限元方法建立非线性有限元模型,模拟计算粘钢加固的钢筋混凝土矩形截面受弯构件的受力、破坏全过程。在分析中利用单元生死技术,对构件在受荷载加固和未受荷载加固的不同情况进行比较,有限元计算结果表明:粘钢加固钢筋混凝土受弯构件的加固效果是明显的,同时加固效果与被加固构件破损程度和加固方法有关。

火灾后钢筋混凝土受弯构件抗弯承载力

研究火灾后钢筋混凝土受弯构件的抗弯承载力统一算法,分析火灾后钢筋混凝土矩形截面梁、单向板和T形截面梁的抗弯承载力。构件受火位置包括受拉区和受压区,截面配筋方式包括单筋截面和双筋截面。考虑以上因素,给出火灾后钢筋混凝土受弯构件抗弯承载力完整的计算公式,结合数值分析和试验结果验证公式的有效性。研究结果表明,提出的计算方法可以较准确地计算火灾后钢筋混凝土受弯构件的抗弯承载力。

钢管混凝土叠合构件受弯性能分析

通过10根钢管混凝土叠合构件的受弯试验,研究了其抗弯性能;分别用极限平衡法和条带法计算了试件的受弯承载力,用条带法计算了试件截面的弯矩-曲率全曲线,计算结果与试验结果符合;根据试验结果,钢管混凝土叠合构件截面的弯矩-曲率关系曲线可简化为三折线,并给出了用弯曲刚度表示的三折线的方程。

配置600MPa级钢筋混凝土梁受弯性能试验研究

通过对配置600 MPa级钢筋混凝土梁进行受弯试验,分析讨论了《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)中关于受弯承载力、挠度的公式的适用性,同时与配置普通500 MPa级钢筋混凝土梁的受力性能进行对比.试验结果表明:配置600 MPa级钢筋混凝土梁的受弯特征与普通钢筋混凝土梁相同,均能实现延性破坏,并且在梁受力的正常使用极限状态下,《规范》中关于受弯梁的承载能力、挠度的公式仍能继续沿用.

矩形钢管混凝土抗弯性能数值分析与简化计算

为了深入认识压弯构件的工作机理,进一步确定抗弯刚度等力学指标,根据简化钢材本构关系和考虑约束效应的核心混凝土本构关系,采用有限条分法计算纯弯构件的弯矩-曲率曲线,并与试验结果进行对比,二者吻合良好;对试验和数值分析曲线线性拟合得到构件弹性阶段的抗弯刚度,提出其简化计算式;分析影响纯弯构件承载力的影响因素,提出考虑钢管塑性发展的简化计算公式,并与试验结果进行对比,结果表明,该计算式可以有效地计算矩形钢管混凝土的抗弯承载力.

CFRP-钢管混凝土轴压构件试验研究

目的了解圆截面CFRP-钢管混凝土轴压构件的静力性能,分析长径比和弯曲增强系数对该类构件极限承载力和承载力提高率的影响.方法对12根构件开展静力试验并对试验结果进行分析.结果对于长径比较大的试件,纵向受拉区柱中截面纵向CFRP先于纵向受压区柱中截面环向CFRP断裂;对于长径比较小的试件,纵向受压区柱中截面环向CFRP先于纵向受拉区柱中截面纵向CFRP断裂.试件的载荷-柱中挠度曲线可以分为弹性阶段、弹塑性阶段、塑性阶段和下降段;笔者研究对象的延性优于FRP筒内填混凝土轴压构件.结论在长径比相同的条件下,随着弯曲增强系数的增加,极限承载力提高;在弯曲增强系数相同的条件下,随着长径比的增加,极限承载力降低.在长径比相同的条件下,承载力提高率近似随着弯曲增强系数的增加而线性提高;在弯曲增强系数相同的条件下,纵向CFRP对于较大长径比试件的极限承载力提高效果比较显著.

扭弯比对SRC柱抗震性能影响的试验研究与分析

为研究扭弯比对弯曲和扭转复合作用下型钢混凝土组合(SRC)柱的受力及变形性能影响,以扭弯比为主要控制参数对7个SRC柱进行了弯矩和扭矩成比例加载的低周往复试验,研究分析了扭弯比对SRC柱的破坏特征、滞回性能、承载力以及变形等特征的影响规律,并建立了SRC柱在弯扭复合作用下的抗弯、抗扭承载能力及变形计算方法。研究结果表明:扭弯比是影响SRC柱抗震性能的主要参数,扭弯比参数决定了SRC柱的破坏类型;弯扭复合作用降低了SRC柱的抗弯、抗扭承载能力,但扭弯比对弯曲和扭转存在相反的影响;弯矩与扭矩成比例往复加载相比定扭矩弯矩往复加载,抗弯和抗扭承载力的相互影响程度减小且偏于安全。

二次受力对粘贴钢板加固梁承载力的影响

考虑到现行《公路桥梁加固设计规范》中粘贴钢板加固钢筋混凝土梁承载力计算公式的不足,应用弹性力学理论通过对正截面受弯承载力等计算公式进行理论推导,分析了二次受力对加固效果的影响。研究结果表明:考虑二次受力影响,钢筋混凝土梁粘贴钢板加固后极限承载力理论计算公式与不考虑二次受力有一定差异;在适筋梁破坏下,随第一次受力情况,二次受力对界限受压区高度有不同的影响;依据受拉区所需最大粘贴钢板量计算公式,可以避免加固后梁出现超筋脆性破坏。