不同持荷下自密实混凝土加固既有RC梁抗弯性能试验

针对自密实混凝土加固既有混凝土桥梁时结构初始损伤和持荷加固等对加固梁抗弯性能的影响,设计和制作了8片钢筋混凝土T梁,对其进行加载造成初始损伤,然后在不同持荷水平下对其进行自密实混凝土增大截面加固,并对加固梁进行抗弯性能测试,以明确持荷水平和自密实混凝土加固厚度对RC梁抗弯性能的影响,包括构件裂缝分布形态、破坏形式、挠度变形和混凝土应变发展等,最后探讨了加固梁抗弯承载力计算方法。研究结果表明:该试验采用的自密实混凝土增大截面加固方法能有效提高构件的抗弯刚度,增大抗弯承载力约1倍,并且加固梁均表现出良好的延性破坏特征;混凝土梁底加固厚度能在一定程度上提高构件抗弯承载力,但效果不明显,其提高程度小于加固截面自重的增长;低持荷水平对加固梁抗弯承载力退化影响不大,甚至略有提高,但高持荷水平会引起加固梁抗弯承载力在一定程度退化,持荷水平对加固梁抗弯刚度的影响依赖于其引起的梁表面裂缝张合情况,裂缝闭合时,一定的持荷对于加固梁的抗弯刚度具有促进作用,但高持荷加固梁表面存在开口裂缝时会引起其抗弯刚度退化;对于适筋加固梁,基于平截面假定和塑性极限方法,忽略二次受力的影响,直接按受拉钢筋屈服对加固梁抗弯承载力计算具有较高的精度。     

开裂预应力混凝土T梁的承载能力试验研究

通过对张拉前、后的预应力混凝土T梁裂缝进行观测,发现施加预应力对裂缝在中性轴以下的部分具有较好的加固效果.对开裂T梁与完好T梁的对比等效静载试验结果进行分析,结果表明:中性轴以上区域裂缝处的压应力越大,裂缝不可逆的闭合趋势越强;在2期恒载及运营期反复交通荷载作用下受压区的非受力裂缝可能自愈,表面处理后将不影响结构耐久性;非受力裂缝对于预应力混凝土T梁短期整体抗弯刚度无明显影响.最后指出对于开裂预应力混凝土T梁可以用等效静载试验方法或长期监测确定其承载力.     

体外预应力加固曲线梁试验

目的研究体外预应力加固对曲线梁构件的裂缝开展、挠度变化、钢筋应力变化等的影响,分析当设置不同的转向块形式时对曲线梁桥力学性能的改变.方法以沈阳市某曲线桥梁作为研究对象,共制作3根缩尺钢筋混凝土曲线箱梁,进行了不同转向形式的加固,通过静载试验分析荷载作用下不同梁的挠度、应力变化及裂缝开展情况,并将理论分析值与试验值进行比较.结果体外预应力可以有效提高曲线梁的承载能力,抑制裂缝的发展和梁的变形;设置多个转向块单转向块的加固梁能更好地改善曲线梁的受力,提高承载能力.体外预应力能有效降低梁的下挠,改善梁的变形.在试验过程中,同一片梁,在相同荷载作用下,加固侧梁的变形明显变小.体外应力能有效地抑制裂缝开展,使裂缝部分闭合.在试验过程中,同一片梁,在相同荷载作用下,加固侧的梁的裂缝明显变小.不同的体外预应力布筋形式对闭合裂缝的效果也有明显差异.结论多转向块的加固形式对于对闭合裂缝,抑制裂缝开展有明显作用.曲线梁采用多转向块加固能改善梁的受力性能,较单转向块加固梁受力更加合理,承载能力更高.     

基于裂缝特征的PC简支梁损伤刚度评估方法

为了研究预应力混凝土(PC)梁桥下挠与开裂后的结构性能评估方法,基于预应力混凝土简支梁的弯曲裂缝统计特征,考虑材料非线性特征,采用截面数值分析法,建立截面平衡迭代格式和截面损伤刚度表达式,提出了基于裂缝特征的预应力混凝土简支梁损伤刚度评估方法。分别采用规范法、基于实际裂缝特征的方法以及截面平衡分析法进行了模型桥验证。试验结果表明,截面一旦开裂,截面刚度迅速衰减,挠度迅速增大,刚度的衰减呈前快后慢的特点。采用本文提出的计算方法得到的荷载挠度曲线最接近于试验值。     

碳绞线体外预应力在桥梁中的应用

为解决混凝土桥梁中钢筋锈蚀引发的问题,采用CFRP筋中的碳绞线作体外束施加预应力.探讨了碳绞线体外预应力混凝土桥梁的结构特点和构造措施,以及该类桥梁中挠度、延性及抗弯、抗剪的计算分析方法.据此在淮安市的何圩桥中研究设计了一跨碳绞线体外预应力混凝土简支梁,并利用有限元法等对其延性和抗弯承载力进行了分析.研究表明,该桥的筋束应力、裂缝宽度、挠度、延性及极限抗弯承载能力各项指标均能满足设计要求.碳绞线体外预应力桥梁发展前景看好.     

预应力CFRP与钢板加固T形梁抗弯荷载、刚度及裂缝分析

目的为获得T形梁复合加固效果及不同加固参数对承载力、刚度及裂缝的影响规律.方法对10根混凝土试件进行抗弯性能试验,对比分析荷载-挠度及荷载-裂缝条数关系.结果复合加固T形梁开裂荷载Pcr、屈服荷载Py、极限荷载Pu达到对比梁的242.1%,182.5%和196.8%.Pcr、Py随着预应力提高而增加,Pu略降低;随CFRP层数增加,Pcr、Py与Pu呈线性增长;预裂梁Py与Pu达到对比梁150%以上.预应力10%~15%时,加固2层的屈服后刚度比1层提高近1倍.复合加固裂缝最少,随层数增加,最大裂缝宽度随荷载增大而减小.结论复合加固对荷载及屈服后刚度影响明显,并有阻裂效果,可显著提高T形梁的抗弯性能.     

预应力碳纤维布加固效果试验研究

通过预应力碳纤维布加固试验梁试验,模拟预应力混凝土旧桥加固方法,试验过程采用分级加载方式,对试验梁加固前后各级荷载作用下控制截面的应变、位移和裂缝宽度进行详细加载测试。试验结果表明,预应力碳纤维布加固方法兼具体外预应力和普通碳纤维布两种主、被动加固方法的优点,能够有效降低开裂结构控制截面的应变、挠度和裂缝宽度,提高结构刚度和耐久性,延长桥梁使用寿命。     

CFRP/SMA复合材料片材增强钢筋混凝土梁抗弯性能试验研究

为研究使用形状记忆合金(Shape Memory Alloy,SMA)将预应力引入碳纤维复合增强材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)中的有效性,本文在CFRP/SMA复合材料回复力试验研究的基础上,对CFRP/SMA复合材料加固梁开展了抗弯性能试验.试验梁中1根为未加固梁,1根为无预应力CFRP加固梁,5根为预应力CFRP片材加固梁.CFRP片材的预应力引入方式有两种:机械张拉和SMA丝材升温回复.试验结果表明,对于CFRP/SMA复合材料,回复应力随着温度的增加而逐渐增大,呈现出"S"形变化规律.当温度达到奥氏体相变结束温度后,回复应力趋于稳定.两类预应力CFRP加固梁的开裂、屈服和极限荷载均有显著提升.机械张拉预应力CFRP片材加固梁发生了弯曲裂缝引起的剥离破坏,CFRP/SMA复合材料加固梁发生了端部剥离破坏.在试验研究的基础上,基于IC剥离和ED剥离破坏模式,建立了预应力CFRP加固梁的抗弯承载力计算方法.计算结果表明,计算值与试验值吻合较好,可以有效地预测加固梁的抗弯承载力.     

负载下CFRP与钢板复合加固钢筋混凝土梁抗弯试验及设计理论

模拟实际构件的加固及受力过程,对不同负载下外贴碳纤维复合材料(CFRP)与钢板复合加固梁进行受弯试验与理论分析。试验梁4根,其中CFRP与钢板复合加固梁3根和对比梁1根。研究负载下CFRP与钢板复合加固梁的抗弯性能及负载水平对其的影响。最后推导负载下复合加固梁的抗弯极限承载力、挠度及裂缝宽度计算公式。实验结果表明:复合加固梁的承载力和抗弯刚度都显著提高,且破坏时复合加固梁具有较好的延性;负载对梁的承载力几乎没有影响,可以忽略,但对梁的抗弯刚度和裂缝宽度影响显著,尤其是在屈服阶段前;承载力、挠度和裂缝宽度的计算结果与试验数据较吻合,可供实际工程加固设计参考。     

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.     

高强轻集料钢筋混凝土梁抗弯性能试验

通过对6根高强轻集料钢筋混凝土梁和1根普通钢筋混凝土梁的抗弯试验，研究了高强轻集料钢筋混凝土梁的抗弯承载力、荷载-挠度变化关系、破坏形式、延性和抗裂性能等抗弯力学行为．试验结果表明：在短期荷载作用下，高强轻集料钢筋混凝土梁的挠度和最大裂缝宽度均满足正常使用极限状态的要求．纯弯段无腹筋的高强轻集料钢筋混凝土梁在破坏时表现出较强的脆性，延性要比同一强度等级普通混凝土梁略差．在试验分析的基础上，提出适用于高强轻集料钢筋混凝土梁的抗裂度计算方法．     

FRP布加固钢筋混凝土梁截面刚度的分析

为了准确计算正常使用阶段纤维复合材料(FRP)加固钢筋混凝土梁的复合刚度,本文以材料力学理论推导为基础,结合数值模拟,研究了加固梁的刚度性能。通过曲率引入曲线方程,建立挠度、刚度和弯矩三者之间的关系,然后运用有限元软件模拟加固梁,观察梁在不同荷载下的跨中挠度,预测了加固梁的复合刚度。研究结果表明：本文模型计算值与文献中的实验值吻合较好,使用该模型可以有效的预测加固梁的刚度。     

钢筋混凝土连续梁的变形计算

为比较准确地确定钢筋混凝土连续梁纵向各点的挠曲变形 ,在总结工程实践中计算梁跨中挠度方法的基础上 ,提出计算连续梁纵向挠曲线的共轭梁法 ,此方法考虑了连续梁刚度沿梁长变化及相邻跨荷载对挠曲线的影响。与单位力法相比 ,基于计算机的共轭梁法一次就能够求得连续梁的挠曲变形分布曲线 ,并能迅速得到其最大挠度     

碳纤维布加固不同锈蚀率钢筋混凝土梁抗弯性能研究

为研究碳纤维布加固不同锈蚀率钢筋混凝土梁的的抗弯性能,通过外加电流法获得锈蚀钢筋混凝土梁粘贴碳纤维布加固后进行受弯试验。结果表明:锈蚀钢筋混凝土梁整体上随着钢筋锈蚀率的提高,其承载力和抗弯刚度不断降低;锈蚀严重时,会发生脆性破坏;锈蚀混凝土梁粘贴碳纤维布加固可以明显提高其承载力和抗弯刚度;同时随着钢筋锈蚀率的提高,抗弯刚度的增加幅度也不断提高,而承载力的增幅影响不大。在试验及分析结果的基础上,引入锈蚀梁整体刚度退化系数以及考虑到碳纤维布拱作用模式的影响,进而提出了碳纤维布加固锈蚀钢筋混凝土梁抗弯刚度的计算方法。     

CFRP加固钢筋混凝土梁的挠度计算

通过试验研究,本文探讨了CFEP加固钢筋混凝土梁的刚度和挠度的变化规律,提出了加固梁基于钢筋混凝土基本原理和力学原理的刚度计算公式及挠度计算公式。用该公式对10根试验梁的挠度进行了计算,并与试验结果进行了对比,表明该公式具有一定的精度。     

钢筋钢纤维混凝土扁梁的变形研究

通过 10根钢筋钢纤维砼梁的试验 ,探讨了钢筋钢纤维砼扁梁的受力和变形性能 ,及挠度计算 .指出在钢筋砼扁梁中掺入适量的钢纤维后 ,改善了扁梁砼的结构性能 ,提高了梁的整体性及其受弯刚度 ,减小了挠度 .并通过梁的变形实测值与计算值的比较 ,认为现行钢纤维砼规程 (CECS38:92 )变形计算公式用于计算钢筋钢纤维砼扁梁是可行的 .     

配置HRB400钢筋陶粒混凝土梁的试验

为了研究配置HRB400钢筋陶粒混凝土梁的力学性能,采用试验方法,完成了6根受弯梁的试验研究。结果表明:陶粒混凝土梁的开裂荷载大于普通混凝土梁的,极限承载荷载则和普通混凝土梁的相差不大,破坏时具有显著的脆性特征;在相同荷载作用下,陶粒混凝土梁的挠度比普通混凝土梁的大,刚度则小于普通混凝土梁的;裂缝宽度比普通混凝土梁的小。纤维的加入明显提高了陶粒混凝土梁的开裂荷载,减小了陶粒混凝土梁的裂缝宽度。     

玻璃纤维增强塑料(GFRP)筋混凝土梁斜截面受力性能

为了解决在恶劣环境下海港等工程钢筋锈蚀所引起的混凝土结构耐久性问题,研究了将玻璃纤维增强塑料(GFRP)筋替代钢筋应用在混凝土结构中的技术,并以钢筋为对比,进行了16 mm的玻璃纤维增强塑料筋混凝土简支梁的三点抗弯、抗剪力学性能研究.结果表明:在裂缝开展之前,玻璃纤维增强塑料筋混凝土梁的变形略大于钢筋混凝土梁;裂缝开展后,玻璃纤维增强塑料筋混凝土梁的变形增长较快,呈现脆性破坏的特征.玻璃纤维增强塑料筋混凝土梁的开裂荷载只有钢筋混凝土梁的72%左右,剪压破坏荷载为钢筋混凝土梁的77%左右.     

预应力混凝土T梁桥锚下有效预应力检测方法

为确定预应力混凝土T梁桥在施工阶段,结构锚下有效预应力值的大小,基于梁挠曲变形理论,推导结构锚下有效预应力的计算公式,以某40 m预制T梁桥为依托工程,采用实梁检验,验证锚下有效预应力计算公式的正确性.结果表明:锚下有效预应力计算值与实梁测试值误差在10％以内,满足工程需求,研究成果可为混凝土梁桥有效预应力的预测与评估提供参考.     

由表观损伤特征反演钢筋混凝土梁承载率神经网络模型

钢筋混凝土梁表观损伤特征与受弯承载率间存在着一定的对应关系,但这种关系极为复杂,很难用显式的数学函数表达.基于神经网络方法研究了表观损伤特征与受弯承载率之间的非线性映射关系,以裂缝宽度、裂缝相对高度、挠度、混凝土强度、配筋率、钢筋屈服强度、钢筋直径、钢筋粘结特性系数、保护层厚度为输入,以受弯承载率为输出,建立了由表观损伤特征反演钢筋混凝土梁受弯承载率的神经网络模型.网络仿真结果与试验值吻合较好,为检测评定在役钢筋混凝土梁的受弯承载率,进而评定其安全性提供了一种新方法和新思路.