基于修正压力场理论的钢纤维RPC梁受剪承载力分析

为了研究钢纤维活性粉末混凝土(RPC)梁的抗剪性能,分析了钢纤维RPC梁斜截面裂缝间骨料咬合力和钢纤维拉拔阻力对平均拉应力的贡献比,通过对试验梁的受剪承载力结构试验,并充分考虑了钢纤维RPC和高强钢筋的本构关系,提出了基于修正压力场理论(MCFT)的弯剪复合应力下试验梁受剪承载力计算模型.利用作者及其他研究者的试验对该模型进行了验证,结果表明:对剪跨比为1.0~4.0的钢纤维RPC梁,所建模型的受剪承载力计算值与试验值吻合良好,验证了该方法有效性,可为钢纤维RPC梁的受剪承载力计算提供参考.     

基于MCFT方钢管混凝土柱受剪承载力计算模型

为准确预测方钢管混凝土柱(square concrete filled steel tube,SCFST)受剪承载力,建立了基于修正压力场理论(modified compression field theory,MCFT)的SCFST受剪承载力计算模型.该模型通过力的平衡和变形协调考虑压弯剪耦合作用,结合对SCFST受剪承载力机制的分析,推导出了计算SCFST受剪承载力的一般公式.注意到SCFST在试验中出现了两种不同的剪切破坏模式,模型分别给出了相应的破坏判别条件.利用SCFST受剪承载力计算模型对收集到的17根试件进行计算,所得结果与试验值吻合较好.研究发现,SCFST受剪承载力计算模型不仅可以计算SCFST在压弯剪共同作用下的受剪承载力,而且可以对SCFST的破坏模式进行判断,结果可信,可用于SCFST受剪承载力计算.     

锈蚀钢筋混凝土无腹筋梁受剪承载力计算

锈蚀钢筋混凝土梁因钢筋锈蚀而造成钢筋截面积减小,并且由于锈蚀产物的锈胀力作用而使得混凝土产生裂缝。考虑到锈蚀钢筋混凝土梁的受剪承载力不仅与纵向钢筋的截面削弱有关,而且与裂缝之间的摩擦力以及构件在受压区未开裂部分的受剪能力有关,从这三个方面出发,建立了分析无腹筋锈蚀钢筋混凝土梁的抗剪承载力的一般方法。     

混凝土受拉边倾斜变截面梁受剪承载力数值分析

为研究混凝土受拉边倾斜变截面梁在集中荷载下的抗剪性能,首先,根据目前主流混凝土等截面梁受剪承载力模型,归纳了中国建筑科学研究院有限公司和Gulsan的试验中变截面梁临界斜裂缝的特点;其次,为克服有限元程序在模拟裂缝上的不足,建立了受拉边倾斜变截面梁的预设斜裂缝有限元模型,并对变截面梁的受剪破坏过程进行了模拟分析;然后,通过分析在极限荷载时临界截面上的应力状态规律,提出了受剪承载力模型假定,采用临界截面上的受压区混凝土剪压破坏准则,建立了受剪承载力计算方法;最后,收集了国内外40根变截面梁受剪试验数据,与本文方法、我国规范方法、Gulsan方法的预测值进行了统计分析．结果表明本文方法的计算精度更高,可为工程实践和规范修订提供参考﹒     

考虑变形影响的钢筋混凝土圆柱受剪承载力计算模型

准确计算钢筋混凝土(RC)圆柱的受剪承载力是进行延性抗震设计的关键,可有效防止脆性剪切和弯剪破坏模式发生。基于已有的RC圆柱拟静力试验结果,分析了RC圆柱的地震破坏模式和受剪承载力确定方法,在理论分析的基础上提出了考虑变形(位移延性)影响的RC圆柱受剪承载力计算模型,并与现有模型进行了比较。研究结果表明,地震作用下RC圆柱的受剪承载力随塑性铰区变形的增加而减小;弯剪破坏模式下,RC圆柱的受剪承载力取决于塑性铰区剪切破坏发生时对应的水平荷载而非骨架曲线上的峰值荷载;所提出的模型能有效反映变形对RC圆柱受剪承载力的影响,计算结果与试验数据吻合较好,可用于不同地震破坏模式RC圆柱受剪承载力计算。     

集中荷载作用下钢-玻璃纤维复合纵筋混凝土梁的受剪承载力

为研究钢-玻璃纤维复合筋(SGFCB)作为纵向受拉筋时混凝土梁的受剪性能,进行了集中荷载作用下SGFCB混凝土梁的受剪承载力试验.试验参数为纵筋种类、构件剪跨比和纵筋配筋率.分析总结了SGFCB混凝土梁受剪破坏形态、受剪承载力和斜裂缝宽度发展随上述试验参数的变化规律.试验结果表明:SGFCB试件梁的剪切破坏形态有斜压破坏、剪压破坏和非典型的剪压破坏3种,与钢筋混凝土梁的受剪破坏形态相似.剪跨比、配筋率和配箍率相同时,SGFCB混凝土梁受剪承载力和刚度均小于钢筋混凝土梁,斜裂缝最大宽度大于钢筋混凝土梁.在试验承载力结果基础上,拟合了SGFCB混凝土梁受剪承载力-剪跨比关系曲线.最后,提出了可用于设计的集中荷载作用下SGFCB混凝土梁受剪承载力计算公式,该公式具有较高的安全保证率.     

斜向水平荷载作用下钢筋混凝土柱受剪承载力有限元分析

为研究钢筋混凝土框架柱在斜向水平荷载作用下的受剪承载力和破坏机理,采用混凝土三维亚弹性正交各向异性本构关系模型(既适用于比例加载又适用于非比例加载)和旋转型弥散裂缝法(旋转裂缝垂直于主拉应变方向),应用非线性有限元法进行分析,并与试验值进行了比较.结果表明:计算值与试验结果吻合较好;斜向水平荷载作用方向对矩形截面不等肢配箍钢筋混凝土框架柱受剪承载力的影响符合椭圆规律.     

高强箍筋混凝土梁受剪性能的试验研究

对12根500MPa钢筋作为箍筋的混凝土梁在集中荷载和均布荷载作用下进行了受剪性能试验研究,分析了高强箍筋混凝土梁斜截面受剪承载力及使用阶段的斜裂缝宽度.研究结果表明,此类构件的受力特征与普通钢筋混凝土受剪构件相同,其斜截面受剪承载力仍可按我国《混凝土结构设计规范》公式进行计算.与国外受剪承载力计算公式对比,我国受剪承载力设计公式在国际上尚处于较低水平,但仍是偏于安全的.受剪梁斜裂缝通过处箍筋应力能够达到屈服,为了保证正常使用阶段斜裂缝宽度满足限值要求,箍筋屈服强度的设计值不宜超过380MPa.     

基于中美规范的高强钢筋混凝土梁受剪承载力对比分析

针对11根配置HRBF500高强钢筋的混凝土独立梁进行的受剪试验,分别采用我国《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)和美国ACI 318-11规范公式计算构件的受剪承载力,并将公式计算值和试验实测值进行对比分析。研究结果表明,配置HRBF500高强钢筋混凝土梁,裂缝发展规律和受剪特征与配置普通钢筋混凝土梁基本相同,采用两国规范公式所得受剪承载力均小于实测值,有较大的安全余量,且两国规范受剪承载力的安全储备程度比较接近,承载力依据我国规范公式计算结果略大于依据美国规范公式所得计算值,相比美国规范,由混凝土项承担的受剪承载力,我国规范计算结果较大,而钢筋项承担受剪承载力略小。     

高强箍筋混凝土梁的受剪性能

为了研究以500MPa钢筋为箍筋的混凝土梁在集中荷载和均布荷载下的受剪性能,对12根混凝土梁进行了试验研究,分析了高强箍筋混凝土梁的斜截面受剪承载力及其在使用阶段的斜裂缝宽度.研究结果表明:此类构件的受力特征与普通钢筋混凝土受剪构件的相同,其斜截面受剪承载力仍可按GB 50010-2002公式进行计算;与国外规范相比,我国受剪承载力设计公式可靠度在国际上尚处于较低水平,但仍是偏于安全的;受剪梁斜裂缝通过处的箍筋应力能够达到屈服,为了保证正常使用阶段斜裂缝宽度满足限值要求,箍筋屈服强度的设计值不宜超过360MPa.     

预应力超高性能混凝土工字形梁抗剪性能试验

为了研究预应力超高性能混凝土(UHPC)工字形梁的抗剪性能和抗剪承载力计算方法,本文设计并完成了3片预应力UHPC工字形梁的单点加载试验,获得了试验梁的荷载-位移曲线、破坏模式和裂缝分布特征等关键结果;基于试验结果、瑞士和法国UHPC规范、我国公路桥梁规范及公路桥涵超高性能混凝土应用规范意见稿计算了试验梁的抗剪承载力,分析了各个规范的适用性。此外,基于修正压力场理论(MCFT),分别采用Mohr-Coulomb准则和Rankine准则的计算了试验梁的抗剪承载力,并进行了分析讨论。研究表明：预应力UHPC工字梁的抗剪承载力随着剪跨比的增加而减小,箍筋对于抗剪承载力影响较大;各国规范对UHPC梁的抗剪承载能力的计算较为保守。采用Mohr-Coulomb准则的计算结果较Rankine准则的计算结果与试验值更为接近;特别是小剪跨比的试验梁,处于弯剪复合状态,Mohr-Coulomb准则考虑了受压区UHPC法向和切向应力的影响,更为接近实际状况。     

循环加载对钢筋混凝土梁抗剪性能影响研究

腹板斜向裂缝是钢筋混凝土梁中出现最多的裂缝形式之一,尤其是承受振动荷载的结构构件．目前循环荷载作用下构件抗剪承载力的试验较少,为此,在19根钢筋混凝土梁抗剪试验的基础上．分析了循环加载损伤对斜裂缝宽度和斜截面承载力的影响,试验主要变化参数为配筋率、剪跨比、循环荷载次数．研究表明：随着循环荷载次数增加,钢筋混凝土梁斜截面承载力显著降低,斜裂缝宽度明显增大．基于试验数据和采用不同规范计算值进行对比研究．给出了循环荷载作用下钢筋混凝土梁斜截面承载力损伤折减系数．该计算方法与现行规范计算分析有较好的结合．便于在工程实际中应用,为损伤后的钢筋混凝土梁斜截面承载力的评估提供了依据．     

高强钢筋活性粉末混凝土梁的抗剪承载力试验

在对称集中荷载作用下,对8根高强钢筋活性粉末混凝土矩形截面简支梁进行抗剪试验,研究剪跨比、配箍率、纵筋配筋率对试验梁抗剪承载力的影响规律.结果表明:高强钢筋活性粉末混凝土构件的破坏形态与普通钢筋混凝土构件相似,高强钢筋和活性粉末混凝土具有较好的协同工作能力;在无腹筋情况下,随剪跨比的提高,梁抗剪承载力随纵筋率的增大抗剪承载力略有提高,但变形能力降低;采用GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》计算高强钢筋活性粉末混凝土梁的抗剪承载力值比实验值小,说明规范计算结果偏于保守,建议采用适用于纤维高强钢筋活性粉末混凝土的抗剪计算公式,使理论计算结果和实测值更接近.     

CFRP加固组合石梁受剪性能试验研究

进行了2根素石梁和6根组合石梁的单调加载试验,研究在弯剪段环形包裹CFRP条带对于提高组合石梁受剪性能的作用.2根组合石梁加载至弯剪段开裂即停止加载并采用环形包裹CFRP条带进行抗剪修复,作为断损修复试件;2根组合石梁加载前即进行抗剪加固,作为加固试件,以此对比断损修复和加固的效果.试验中,加固试件和断损修复试件均发生变形明显的弯剪破坏,同时伴随CFRP条带断裂.试验结果表明,环形包裹CFRP条带可以有效防止组合石梁弯剪段开裂后突然发生剪切断裂,提高试件的受剪承载力和变形能力,且加固的效果好于断损后修复.此外,提出了环形包裹CFRP条带加固组合石梁的受剪承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合良好.     

钢筋混凝土双向受弯梁受剪承载力的计算方法探析

对于钢筋混凝土双向受弯梁斜截面受剪承载力的计算分析,一般是简化为按两个单向受弯梁的斜截面受剪承载力分别计算后再叠加的方法来确定。而对《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)中的双向受弯框架柱的计算方法,能否用来分析双向受弯梁的斜截面受剪承载力尚不清楚。基于已有的32根集中荷载作用下双向受弯梁的试验结果,本文采用上述两种方法对双向受弯梁的斜截面受剪承载力进行了对比分析,探讨了它们的适用性问题。研究结果表明,采用这两种方法计算分析双向受弯梁的斜截面受剪承载力所得结果误差较大且不安全,可以说是不适用的。     

无腹钢筋混凝土梁的抗剪承载力

结合GBJ10 89混凝土结构设计规范修订课题,对钢筋混凝土无腹钢筋梁的抗剪承载力进行研究。首先对无腹筋简支梁抗剪承载力的机理进行了详细的阐述,其次以协调压力场理论为基础,采用桁架拱模型,考虑了拉应变存在条件下混凝土抗压强度的软化、剪跨比以及纵向钢筋配筋率的影响,分别对集中荷载和均布荷载作用下的矩形截面无腹筋简支梁的抗剪承载力进行了理论推导。并把得到的相应计算公式与国内外相关的试验数据进行了比较。研究结果适用于深梁、短梁和浅梁的抗剪承载力计算,并与试验资料吻合且偏于安全。     

碳纤维布对具有初应力的钢筋混凝土梁抗剪加固试验

以五片T梁模型破坏试验为基础,研究了碳纤维布粘贴层数、方式和二次受力对钢筋混凝土T梁抗剪极限承载力的影响。试验结果表明,粘贴碳纤维布显著减小了钢筋混凝土T梁的裂缝数量和宽度,抑制了裂缝的开展,对提高普通钢筋混凝土构件耐久性有重要作用;采用适当的锚固措施可以有效防止构件发生早期破坏,提高构件的极限抗剪能力;对于有锚固的粘贴方式,有预加载的T梁抗剪极限承载力明显高于无预加载的T梁;在无锚固的情况下,用碳纤维布作抗剪加固后的T梁破坏较突然,有可能使梁的加固效果出现负效应。     

Ansys中砼单元Solid65的裂缝间剪力传递系数取值

结合22根钢筋混凝土简支梁弯剪-轴拉极限承载力试验实测结果和有限元分析结果,对Ansys中混凝土单元Solid65的裂缝间剪力传递系数的取值范围及其对计算结果的影响进行了较为全面的研究.研究中考虑了梁体预拉裂、轴向拉力大小、配筋率、混凝土强度等级等因素的影响.研究结果表明,Solid65的裂缝间剪力传递系数对有限元分析结果影响较大,当开口裂缝的剪力传递系数C1=0.35~0.40,闭合裂缝的剪力传递系数C2=0.9~1.0时,有限元的计算结果与试验实测结果吻合较好.这一结论可用于钢筋混凝土梁受力的有限元分析.     

外贴纤维加固梁抗剪承载力计算方法分析

在综合分析国际上关于外贴纤维加固混凝土梁斜截面抗剪承载力计算方法现状的基础上，分析了斜截面外贴材料应变（应力）分布特征，外贴材料与混凝土的最大粘结传力长度和产生梁侧剥离破坏时的最大纤维应变的影响因素，采用与在钢筋混凝土梁中钢筋对抗剪承载力贡献计算模式相似的表达方法，建立了外贴脆性材料对斜截面抗剪承载力贡献的计算模式，在该模式中，分别对外贴封闭纤维箍加固件产生纤维拉断破坏和梁侧纤维剥离破坏时相应承载力进行了分析。     

钢-混凝土组合梁纵向抗剪非线性分析

在钢-混凝土组合梁中,栓钉传递的剪力作用在混凝土板上,当横向钢筋配筋率低于一定值时,混凝土板会发生纵向剪切破坏,从而会导致组合梁的极限承载力降低,不能充分发挥组合梁的优势.采用了ANSYS软件对组合梁进行了非线性有限元分析,并结合试验结果探讨了横向钢筋对组合梁极限受弯承载力的影响,同时对组合梁的挠度及滑移进行了分析.计算结果表明,为保证组合梁混凝土板不发生纵向抗剪破坏,横向钢筋配筋率应不小于0.6%,利用给出的模型可反映出栓钉对混凝土板的作用.