体外配置CFRP预应力筋RPC梁抗弯性能试验研究

为研究体外配置碳纤维(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)预应力筋活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,RPC)梁的抗弯性能,以剪跨比、张拉控制应力及预应力度为试验参数,进行了4根体外配置CFRP预应力筋RPC梁抗弯性能试验.基于试验结果,明确了梁的受力破坏特征,推导了梁的开裂弯矩、极限弯矩计算公式并以试验结果验证了其适用性.结果表明:梁内未配置任何普通钢筋、预应力度为1.0的全预应力梁,均发生少筋特征的脆性断裂破坏,增大张拉控制应力可提高全预应力梁的开裂荷载,但不改变其破坏形态;梁内配置普通钢筋、预应力度为0.71的部分预应力梁,其承载能力及极限变形较预应力度为1.0的全预应力梁分别提高88.7％和18.1％,破坏模式为梁内非预应力钢筋屈服、受压区混凝土压碎的延性破坏.钢纤维的掺入对全预应力梁抗弯性能的提升作用有限,普通钢筋的配置对体外CFRP预应力RPC梁受弯性能的改善作用显著,因此实际工程中不宜过高估计钢纤维的作用而取消体内非预应力钢筋的配置.     

高强钢筋高强混凝土预应力梁抗弯性能试验研究

通过对12根高强钢筋高强混凝土预应力梁的抗弯试验,观测试验梁的破坏现象和失效过程,研究混凝土强度等级、非预应力高强钢筋配筋率、预应力钢筋配筋率等因素对其抗弯性能的影响规律.试验结果表明,高强钢筋高强混凝土预应力适筋梁破坏过程包括开裂前阶段、带裂缝工作阶段和钢筋屈服后直至失效3个阶段,各阶段破坏模式与普通钢筋混凝土梁受弯破坏相似,均为延性破坏.混凝土强度等级以影响钢筋屈服后的抗弯性能为主,高强度等级混凝土试验梁的后期承载力下降较小.非预应力筋配筋率显著影响试验梁开裂后的抗弯性能,即相同变形时,配筋率越高承载力越高.相同张拉控制应力条件下,预应力筋配筋率越高开裂弯矩越大;相同弯矩作用下,预应力配筋率越高变形越小,其极限承载力也越高.     

预应力碳纤维布加固钢梁的试验研究

通过预应力碳纤维布(CFRP)与非预应力CFRP加固钢梁的对比试验,研究了不同加固方法下被加固钢梁的受力性能、破坏形态与破坏机理.试验表明:相对于非预应力CFRP加固梁,预应力CFRP加固钢梁可充分发挥碳纤维布高强的特点,提高CFRP的强度利用率,试验梁的屈服荷载、极限荷载和刚度均有明显提高.分为弹性和弹塑性两个阶段,对钢梁屈服前后预应力CFRP加固钢梁正截面承载力进行分析,提出了不同阶段设计计算方法,其计算结果与试验值吻合较好,可为工程应用提供参考依据.     

有腹筋预应力超高强混凝土梁受剪承载力试验研究

为揭示有腹筋预应力超高强混凝土梁受剪性能,通过11根预应力超高强混凝土梁和4根预应力普通混凝土梁受剪性能试验,对比分析了不同参数对试验梁的破坏形态、荷载-挠度曲线、承载能力和钢筋应变的影响.结果表明:预应力超高强混凝土梁的破坏形态与预应力普通混凝土梁相似,且预应力超高强混凝土梁具有更好的刚度、承载能力和剪切延性.增大剪跨比和箍筋间距均可降低极限承载力,另外,当预应力度大于0.34时,提高预应力度对极限承载力才有积极贡献.建立了有腹筋预应力超高强混凝土梁斜截面受剪承载力的计算公式,计算结果与试验结果吻合较好.此外,利用现行规范(GB 50010-2010)计算有腹筋预应力超高强混凝土梁受剪承载力的计算结果离散性较大,计算结果不稳定.     

内嵌CFRP板条加固损伤预应力混凝土梁抗弯性能

为研究超载状态下内嵌CFRP板条加固损伤预应力钢筋混凝土梁的抗弯性能,对6根预应力钢筋混凝土梁进行了抗弯试验.研究了损伤加固梁的破坏形态、加固梁的承载能力和刚度,探讨了超载重复次数、超载幅值和负载加固对梁抗弯性能的影响.试验结果表明:与未加固梁相比,加固后梁的承载能力和抗弯刚度显著提高,极限承载力提高幅度在7%~15%之间;超载重复次数、超载幅值和负载加固对加固梁的极限承载力影响较小;超载幅值和负载加固影响加固梁的刚度;建立的承载力计算公式合理,与试验结果相符.     

预应力筋应力腐蚀后预应力混凝土梁受力性能研究

为研究预应力筋应力腐蚀对预应力混凝土梁承载力和耐久性的影响,设计制作了7根用人工坑蚀模拟预应力筋受应力腐蚀的预应力混凝土梁,进行静力受力性能试验。试验结果表明:预应力筋坑蚀后的预应力混凝土梁的开裂荷载、极限荷载低于普通预应力混凝土梁,并随坑蚀深度的增大而下降;增大预应力度可提高应力腐蚀预应力筋混凝土梁的开裂荷载;增大非预应力钢筋的配筋率可提高预应力混凝土梁的开裂荷载、极限荷载;随着坑蚀的增大,构件抗弯刚度迅速下降;提高预应力度可减缓构件抗弯刚度的下降,而增大非预应力钢筋的配筋率对抗弯刚度的影响则较小。根据该文预应力筋坑蚀后的预应力混凝土梁极限承载力计算公式得到的理论值与实测值相吻合,可供工程实践参考。     

带覆土预应力混凝土梁抗冲击试验

通过在跨中施加落锤冲击荷载的方法,研究了3根带覆土无粘结部分预应力混凝土梁的抗冲击性能,给出了典型的实测波形曲线,得到无粘结部分预应力混凝土试验梁在落锤冲击荷载作用下的动力特性和极限承载能力,分析了落锤重力势能及少量覆土对预应力混凝土梁动力性能的影响,并根据相似模拟理论,得出了与试验梁相似的12 m跨度的实际无粘结部分预应力混凝土梁的极限抗冲击承载能力.结果表明:带少量覆土无粘结部分预应力混凝土试验梁具有很好的抗冲击性能,不会发生脆性破坏,可用于大跨度地下结构.     

纤维布加固无粘结预应力梁抗弯试验研究

通过试验对纤维布加固无粘结预应力梁的破坏形态、受力性能、截面应变分布以及挠度变化等进行了研究,主要讨论了加固梁在不同纤维布加固层数、不同加固前预损伤作用和不同加固纤维材料下的性能．试验结果表明：通过粘贴芳纶纤维布、碳纤维布材料都可以有效地提高无粘结预应力梁的受弯极限承载力;当采用多层纤维布加固时,加固梁的受弯极限承载力提高幅度与粘贴纤维布层数的增加呈单调递减的规律;加固前,施加20％、40％对比梁极限承载力预损伤对加固性能影响不大;同层数纤维布加固,芳纶纤维布与碳纤维布加固梁的受力效果相似,受弯极限承载力相近,裂缝开展和刚度变化存在差异．在试验研究的基础上,通过有限元软件ABAQUS进行了模拟计算研究,模拟结果表明,ABAQUS可以真实反映纤维布加固无粘结预应力梁的整个受力过程,模拟值与试验值吻合较好．最后根据试验以及数学模拟中反映出的规律,建立了纤维布加固无粘结预应力梁极限抗弯承载力的实用理论公式,理论计算结果与试验结果符合较好．     

大直径高强预应力筋混凝土梁承载能力数值分析

目的研究大直径高强钢绞线预应力混凝土梁受力性能,进一步扩展大直径高强预应力筋在实际工程中的应用范围.方法以直径为17.8 mm的1860级钢绞线作为预应力筋,普通钢筋作为非预应力筋,设计制作了6根大直径高强钢绞线预应力混凝土简支梁.试验梁进行三分点加载试验,基于相关试验数据和数值分析方法,对大直径高强钢绞线预应力混凝土梁进行受弯承载力非线性研究,探讨预应力筋配筋率、非预应力配筋率、预应力筋强度指标和混凝土强度等级等参数对模拟梁构件承载力影响规律.结果预应力筋配筋率的提高即能够明显改善预应力混凝土梁构件变形性能,又能提高梁构件承载能力;混凝土强度等级与非预应力配筋率是影响梁构件受弯承载力的重要因素.结论通过对大直径高强预应力筋混凝土梁构件的参数分析,为工程实践提供依据的同时,也为其更广泛的技术应用提供设计参考.     

两端锚固预应力CFRP板加固混凝土梁抗弯性能试验研究

在自主研发的预应力CFRP板锚具的基础上,分别使用粘贴和无粘贴张拉CFRP板的加固方式对6根混凝土梁进行试验,研究施加不同大小的预应力和不同的跨度对加固梁的抗弯性能的影响,对加固梁的极限承载能力、截面应变、CFRP应变和跨中挠度等进行研究.试验结果表明:使用预应力CFRP板加固能明显提高混凝土梁的抗弯性能,提高CFRP...     

预应力钢骨混凝土受弯构件承载力计算

针对预应力钢骨混凝土结构的试验和理论研究还存在差异的问题,研究了预应力钢骨混凝土受弯构件的受力性能,介绍了现有技术条件下预应力钢骨混凝土构件的施工方法,根据其截面形式和受力特点,分析构件在极限状态下的主要破坏模式及受压区混凝土高度范围.针对不同的破坏模式建立中和轴经过钢骨腹板的预应力钢骨混凝土梁的极限抗弯承载力计算公式,并将计算结果与试验结果进行比较,两者吻合较好.     

部分预应力煤矸石混凝土梁的短期刚度

本文进行了18根部分预应力煤矸石混凝土梁及1根非预应力煤矸石混凝土梁的试验,研究分析在使用阶段,不同配筋率,不同预应力度对梁刚度的影响根据煤矸石混凝土应力应变曲线的特点,提出了正常使用极限状态下部分预应力煤矸石混凝土梁的短期刚度公式,计算值与试验值符合良好。     

体外预应力CFRP筋混凝土梁正截面抗弯试验研究

为研究体外预应力CFRP筋混凝土结构的正截面抗弯特性,研制了CFRP后张预应力筋夹片式锚具,对1片体外CFRP筋直线布置体外预应力混凝土梁和2片体外CFRP筋曲线布置体外预应力混凝土梁进行了正截面抗弯试验研究.试验结果表明:体外预应力CFRP筋混凝土梁受力过程与体外预应力钢筋混凝土梁有较多相似之处;跨中设一转向块的体外预应力CFRP筋混凝土梁的开裂荷载和极限承载力均比不设转向块的体外预应力CFRP筋混凝土梁要大,而跨中极限挠度则比不设转向块的体外预应力CFRP筋混凝土梁要小.在跨中设置转向块,可有效提高体外预应力CFRP筋混凝土梁的极限抗弯承载能力.按所推导的体外预应力CFRP筋混凝土梁的极限抗弯承载力理论公式,计算值与试验实测值吻合良好.     

部分预应力CFRP筋混凝土梁疲劳设计研究

基于ANSYS的二次开发技术实现了部分预应力碳纤维塑料(Carbon Fiber-reinforced Polymer/Plastic,简称CFRP)筋混凝土梁的疲劳全过程分析方法.在本课题组完成的4根梁的300万次疲劳试验的基础上,完成了13根梁试件的疲劳有限元参数分析,研究了混凝土强度、预应力度以及非预应力筋应力幅等参数对部分预应力CFRP筋混凝土梁疲劳性能的影响.基于试验研究以及有限元参数分析结果,提出了部分预应力CFRP筋混凝土梁的疲劳设计建议.     

节段预制波形钢腹板组合梁弯曲性能试验研究

为了解节段预制波形钢腹板组合梁和整体浇筑波形钢腹板组合梁弯曲性能的差异,设计了2根1∶10缩尺试验梁的静力试验,研究了接缝的存在对节段预制波形钢腹板组合梁的破坏模态和变形、不同截面上构件的应变分布、体内体外预应力束增量及极限承载力的影响.利用有限元法分析了节段数量及体内体外预应力筋配束比对节段预制波形钢腹板组合梁弯曲性能的影响.结果表明,接缝的存在对梁体初始抗弯刚度影响不大,但节段预制梁极限承载力约为整体浇筑梁的0.79倍.节段划分数目越多,节段预制梁极限承载力越小.节段预制梁预应力束增量明显大于整体浇筑梁,且体内配束占比越大,节段预制梁极限承载力越大,实际工程中节段预制波形钢腹板组合梁体内体外配束比不宜小于1.     

材料强度对UPC梁性能影响分析

给出了不同材料强度的无粘结预应力混凝土(UPC)梁抗弯强度和结构性能的分析研究结果。建立了基于有限元方法并结合一种弧长算法的适用于UPC梁非线性全过程分析的数值模型。提出的算法能较好地处理梁加载过程的响应变化,可穿越梁破坏前可能出现的极值点问题。利用该数值模型分析评估了混凝土轴心抗压强度和非预应力筋屈服强度对UPC梁性能以及无粘结预应力筋极限应力的影响。所得结果可为UPC梁的优化设计提供参考。     

持载下预应力CTRC板加固RC梁的抗弯性能

采用四点弯曲试验研究持载下用预应力碳纤维织物增强混凝土板加固RC梁的抗弯性能。针对梁的持载水平进行2个加固工况试验及1个参考工况试验。对各工况梁的荷载-挠度变化、荷载-应变变化、承载力、延性、开裂模式及裂缝宽度进行分析。研究结果表明:预应力CTRC板能明显提高持载梁的正常使用极限状态荷载、极限承载力,并能有效抑制梁内裂缝宽度的发展;与未加固梁相比,加固梁的正常使用极限状态荷载和极限承载力最大分别提高57.1%和75.4%。加固梁的破坏模式均为预应力CTRC板断裂,而其开裂模式因持载水平不同而不同;加固梁的延性均比未加固梁的延性低;随着持载水平提高,加固梁中的碳纤维织物在受荷初期发挥的作用逐渐增强。     

斜腹杆体外预应力对RC嵌固梁加固性能的影响

用理论分析、模拟分析和试验验证的方法,研究斜腹杆体外预应力对钢筋混凝土嵌固梁的加固性能.按照变形协调原理建立嵌固梁荷载挠度方程,得到对应预应力索-梁组合单元的力学模型.利用ABAQUS有限元模拟的方法研究不同设计参数对嵌固梁加固效果的影响次序.结果表明,索垂度显著、索初始预应力居中、索截面面积次之;斜腹杆体外预应力简支加固方法能提高试件的刚度、抑制试件塑性发展速度、改善试件的承载能力和延性,试件开裂荷载、屈服荷载、极限荷载明显提高,加固效果显著.选择3组各2个试件进行静力试验验证.在弹性阶段,理论计算和软件模拟所得荷载-挠度曲线与试验结果吻合;进入塑性阶段后,试件的理论值远大于试验值和模拟值;而试验值与模拟值始终吻合,模拟分析结果可信.     

预应力CFRP加固混凝土梁的试验研究

为了揭示预应力碳纤维布加固混凝土构件的效果,分别采用普通碳纤维布和预应力碳纤维布对4根钢筋混凝土梁进行抗弯性能试验研究。试验分析了预应力碳纤维布加固混凝土梁的屈服荷载、极限荷载、抗弯刚度等性能指标,并分别比较了预应力碳纤维布与普通碳纤维布、不同预应力水平碳纤维布的破坏形态及加固效果。试验结果表明,采用预应力碳纤维布加固混凝土梁可以充分发挥碳纤维布的高强性能,预应力碳纤维布加固的混凝土梁要比普通碳纤维布加固混凝土梁的承载力、刚度等性能指标都有明显提高,而且预应力水平越大,提高的效果越明显。     

粘钢加固预应力混凝土梁抗弯承载力及变形的简化计算方法

在模型试验和有限元分析的基础上,首先分析了粘贴钢板厚度和梁侧粘钢高度、有效预应力大小、初始损伤程度等参数对预应力混凝土梁粘钢抗弯性能的影响.在基本假设基础上,分别推导了U型粘钢加固预应力混凝土梁的抗弯极限承载力和变形的简化计算公式.结果表明:梁侧面粘贴钢板高度不超过梁高的1/3比较适宜,有效预应力和初始损伤不会改变明显其极限承载力,建立的简化公式计算结果与实测结果及有限元分析结果吻合较好.