高强超高延性混凝土梁弯剪性能理论分析与数值模拟

开展了14根高强超高延性混凝土（high-strength engineered cementitious composite,HS-ECC）梁的四点弯曲试验,研究了混凝土类型、纵筋配筋率和是否配置箍筋三因素对配筋梁弯剪性能的影响。基于平截面假定和材料本构关系,计算了配筋HS-ECC梁的受弯承载力。基于国内外规范,计算了无腹筋HS-ECC梁的受剪承载力。最后,采用Abaqus软件建立了HS-ECC梁的有限元模型。结果表明：有腹筋梁均为受弯破坏,随着纵筋配筋率增大,试件极限荷载和刚度逐渐增大,而延性未显著降低,配筋HS-ECC梁较普通混凝土梁具有更优异的裂缝分散能力和抗弯性能;无腹筋HS-ECC梁的破坏模式随配筋率增大由受弯破坏转变为受剪破坏,梁受剪承载力和刚度增大,但延性逐渐降低;配筋HS-ECC梁受弯承载力的计算结果与试验值吻合较好;HSECC梁有限元模型可有效模拟试件的荷载-位移曲线。     

再生骨料混凝土梁抗剪性能试验研究

通过8根再生混凝土有腹筋梁和4根普通混凝土有腹筋梁的对比试验,研究了再生混凝土梁斜截面的破坏形态、斜向开裂荷载和抗剪承载力.结果表明:再生混凝土抗压强度、梁的剪跨比和配箍率等因素影响再生混凝土梁的抗剪性能,再生混凝土梁的斜向开裂荷载比普通混凝土梁低6%~20%;在配箍率相对较高的情况下,再生混凝土梁的抗剪承载力与普通混凝土梁相差不大;配箍率偏小时,抗剪承载力相差较大,幅度达23%;再生混凝土梁的抗剪承载力随着剪跨比的增大而减小.根据试验结果,拟合出再生混凝土梁斜向开裂荷载以及抗剪承载力计算表达式.     

HRB500高强钢筋钢纤维混凝土梁受剪试验和承载力计算

通过钢纤维高强高性能钢筋混凝土梁受剪试验,分析了混凝土强度等级、钢纤维掺量及箍筋配置对梁受剪承载力影响;结果表明:混凝土强度提高与钢纤维的掺入显著提高梁受剪承载力,箍筋充分发挥作用;结合梁受力模型,分析梁受剪承载力主要影响因素,基于国内外钢纤维高强钢筋混凝土无腹筋梁及有腹筋梁受剪试验数据,提出钢纤维高强钢筋混凝土有腹筋梁受剪承载力经验计算公式并验证,计算结果与实测值吻合较好。     

聚丙烯纤维混凝土梁受剪承载力试验研究

为研究聚丙烯纤维混凝土梁在单调荷载作用下的受剪性能,考虑纤维掺量、剪跨比、配箍率和混凝土强度等级的影响,制作9根聚丙烯纤维混凝土梁,对其进行受剪性能试验.根据试验得到的破坏形态、荷载-挠度曲线和受剪承载力实测值,分析不同参数对试件的破坏形态、受剪承载能力、刚度和剪切延性的影响.研究结果表明:混凝土裂缝间的纤维可延缓裂缝发展、减小斜裂缝倾斜角度、提高构件受剪性能,且聚丙烯纤维混凝土梁较普通混凝土梁具有更好的承载能力、刚度和剪切延性.基于修正压力场理论,考虑了纤维混凝土抗拉强度对受剪承载力的贡献,建立了聚丙烯纤维混凝土梁受剪承载力计算公式,并通过国内外26组聚丙烯纤维混凝土梁受剪承载力试验数据对其进行验证,理论计算值与试验值之比的平均值为1.049,标准差为0.107,变异系数为0.102,二者吻合较好.     

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.     

锈蚀钢筋钢纤维混凝土简支梁受剪承载力的试验

在箍筋锈蚀情况下,计算6根钢筋钢纤维混凝土梁斜截面的承载力,探讨箍筋锈蚀对钢筋钢纤维混凝土梁受剪承载力的影响.通过实验分析,建立相应的斜截面承载力的计算公式.研究结果表明,钢筋钢纤维混凝土梁的斜截面破坏形态是由剪跨比决定的,锈蚀程度只影响承载力的大小,并不改变破坏形态;随着钢纤维体积率的增加,钢筋钢纤维混凝土梁的受剪承载力会有一定的提高;钢筋钢纤维混凝土梁的斜截面承载力,随着箍筋锈蚀率的增加而降低.     

骨料粒径对无腹筋梁抗剪性能影响的试验研究

为研究骨料粒径对无腹筋梁抗剪性能的影响,完成了集中荷载作用下16根无腹筋钢筋混凝土简支梁的抗剪性能试验.主要试验变量为最大骨料粒径和剪跨比.根据试验结果分析试验梁的破坏形态、斜截面抗剪承载力、荷载-位移曲线、裂缝面间的相对位移等内容,比较试验数据与已有无腹筋梁受剪试验结果,并将试验结果与GB 50010-2010,ACI318-08,EC 2-02和CSA 23.3-04等规范的预测结果进行比较.研究结果表明,骨料咬合作用是无腹筋梁剪切破坏的重要传力机制,抗剪设计方法应建立在充分考虑骨料咬合作用对钢筋混凝土梁抗剪性能影响的基础上.     

钢筋锈蚀对混凝土梁破坏模式影响的试验研究

研究钢筋锈蚀对混凝土梁破坏模式的影响.对4组共21根不同剪跨比、不同锈蚀程度的混凝土梁进行了试验，研究发现，纵向配筋率及剪跨比相同的情况下，随着纵筋、箍筋锈蚀程度的变化，梁会产生弯曲、剪压、剪切-粘结3种不同形态的破坏.针对此现象，基于试验研究结果并结合相关文献的试验结果，根据现行规范中的分析理念建立了考虑剪跨比、箍筋锈蚀率、纵筋锈蚀率及粘结退化等因素影响的锈蚀混凝土梁受剪承载力计算公式.据此再考虑弯剪区的平衡条件，分析讨论得出了试验梁产生破坏形态转变的临界条件和锈蚀混凝土梁构件的综合承载能力的变化规律，从而建立了锈蚀混凝土梁破坏模式转变的分析模型.据此模型分别以纵筋锈蚀率和箍筋锈蚀率为横、纵轴，考虑剪跨比等因素得出临界曲线划分的破坏形态区域与试验结果吻合较好.     

集中荷载作用下高强混凝土有腹筋约束梁抗剪强度试验研究

本文在12根集中荷载作用下高强混凝土有腹筋约束梁试验的基础上,分析了集中荷载作用下高强混凝土有腹筋约束梁的斜向开裂特点、破坏形态和抗剪性能、研究了剪跨比和含箍特征值对抗剪强度的影响. 依据试验结果,比较了几个有关抗剪强度公式对集中荷载作用下高强混凝土有腹筋约束梁抗剪强度计算的适用性.通过对试验数据的回归分析,提出了集中荷载作用下高强混凝土有腹筋约束梁抗剪强度计算建议公式及其适用范围。     

钢筋超高性能混凝土梁抗剪性能试验研究

对11根钢筋超高性能混凝土梁在两点对称加载作用下进行抗剪性能试验,试验参数为钢纤维掺量、剪跨比、纵筋配筋率、配箍率等.试验结果表明,4个参数中钢纤维掺量对梁的抗剪承载力影响最大,其次为剪跨比和纵筋率,配箍率影响最小;钢纤维掺量的增加显著提高了梁的抗剪承载力与抗变形能力,影响梁的破坏形态.根据试验结果与收集到的UHPC梁受剪资料,对基于桁架-拱理论的UHPC梁抗剪计算公式进行了修正.     

井形碳纤维箍筋混凝土梁抗剪承载力试验

针对碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer Plastic,CFRP)筋混凝土梁中封闭箍筋难以弯折成型、制作困难的现状,拟采用“井”字形CFRP箍筋承担斜截面剪力。设计了4个不同配箍率的足尺寸混凝土梁,进行4点弯曲静力加载试验,得到了其在不同配箍率下剪弯段的极限承载力及破坏形式,分析了箍筋应力的变化规律。结果表明：配箍率是影响“井”字形CFRP箍筋的混凝土梁抗剪承载力和破坏模式的一个重要指标,配箍率增大时“井”字形CFRP箍筋的混凝土梁的抗剪承载力显著提升,破坏模式从剪压破坏逐渐转为斜压破坏;通过对梁控制截面上箍筋与纵筋交接位置处锚固性能的理论分析,得出了该位置CFRP“井”字形箍筋的锚固粘结力,其值大于相应锚固段的边界剪力,能够满足斜截面受剪承载力的要求。试验和理论分析结果证明了“井”字形CFRP箍筋用于混凝土梁斜截面抗剪的可行性,可促进CFRP筋在混凝土结构中的大量应用。 关键词：“井”字形FRP箍筋; 受剪承载力;混凝土梁;配箍率     

横向预应力混凝土梁抗剪性能研究

通过4根加配横向预应力筋的钢筋混凝土梁和1根普通钢筋混凝土梁的对比试验,初步考察了横向预应力筋对提高钢筋混凝土梁抗剪性能的良好效果.研究结果表明:(1)加配横向预应力筋并施加适当预应力之后,钢筋混凝土梁的抗剪承载力提高70%以上,即使在不施加预应力的情况下,梁的抗剪承载力也约有40%的增长;(2)在横向预应力筋的总截面面积一定的情况下,采用直径较小的横向预应力筋和较小的间距,更有助于改善钢筋混凝土梁的破坏形态.     

型钢混凝土梁受力性能试验研究

为了研究型钢混凝土梁的受力性能，对8根内含H型钢的型钢混凝土梁进行了试验和研究，结果表明：型钢混凝土梁的开裂弯矩与粘结力、箍筋、剪力连接件无关；型钢混凝土梁具有较好的延性；当配箍较少时，型钢混凝土梁会发生斜截面受剪破坏；粘结力对梁的承载力和刚度有显著影响；型钢和混凝土之间的滑移一般在加载后期出现，在接近极限荷载时迅速增加，剪力连接件对滑移无影响。     

开矩形孔的钢筋混凝土梁的试验研究

采用钢筋混凝土开孔梁是降低建筑层高的有效途径,但迄今仍缺乏对开孔梁系统的、多参数的试验研究。本研究进行了20个腹部开设矩形孔的钢筋混凝土简支梁试件在集中荷载下的试验。试验结果表明,梁开设孔洞后,其抗剪承载力下降,其挠曲变形特点也不同于一般的实腹梁;孔侧配置加强箍筋和加强斜筋都可以提高开孔梁的抗剪承载力,当孔侧加强腹筋和弦杆的配箍足够大时,可避免梁发生剪压破坏;孔洞上方混凝土可视为偏心受压杆件,孔洞下方混凝土可视为偏心受拉杆件,两种杆件的杆中均存在反弯点。文献[6]的计算方法可以较好地评估开设矩形孔的钢筋混凝土梁的承载力。     

无腹筋混凝土梁的碳纤维抗剪加固试验研究

对一系列无腹筋碳纤维加固梁进行了试验研究 ,分析了影响碳纤维抗剪加固效果的因素 ,并比较了粘贴方式的不同对无腹筋梁的加固效果 .根据试验结果 ,得出无腹筋梁碳纤维加固的脆性特征比较明显 ,对于矩形梁 ,斜贴与U型贴对于极限承载力的提高基本相同 ,而斜贴碳纤维布更能有效约束加固梁的变形     

预应力钢丝绳箍加固钢筋混凝土梁抗剪承载力计算方法

采用桁架模型,分析钢丝绳在加同中的受力机理,提出一种预应力钢丝绳箍加固钢筋混凝土梁抗剪承载力计算方法.研究结果表明:所提出公式的计算结果与试验结果吻合良好,可用于计算闭合预应力钢丝绳箍加固钢筋混凝土梁抗剪承载力;采用桁架模型计算钢丝绳抗剪承载力时,应考虑混凝土抗剪承载力和钢丝绳极限强度折减.此外,通过与美国混凝土结构规...     

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。