锈蚀钢筋混凝土梁斜截面抗剪失效分析

为了研究锈蚀对钢筋混凝土构件抗剪性能的影响,设计并制作了7根配有箍筋和斜筋的钢筋混凝土矩形梁,其中1根为未锈蚀的对比梁,采用电化学快速锈蚀方法对其余6根钢筋混凝土梁进行加速锈蚀试验。开展相同剪跨比下钢筋混凝土梁的斜截面抗剪性能试验,讨论钢筋混凝土梁表面初始锈胀裂缝的分布特征,分析箍筋锈蚀、斜筋锈蚀和主筋锈蚀对钢筋混凝土梁斜裂缝的形成与发展、荷载-挠度曲线、剪压区混凝土压力传递过程以及钢筋的内力变化情况,研究不同锈蚀程度钢筋混凝土梁斜截面极限承载能力与失效特征。研究结果表明:弯剪斜裂缝的数量随着钢筋锈蚀水平的增长逐渐减少,斜裂缝的延伸长度变短,主拱传递压应力路径逐步由直线变为抛物线形;锈胀引起的剪压区混凝土截面损伤对钢筋混凝土构件的抗剪强度有很大影响;箍筋锈蚀和斜筋锈蚀对斜裂缝的发展影响较大,而对钢筋混凝土梁的破坏形态影响相对较小,但其截面面积的减小会导致箍筋和斜筋过早的发生断裂,进而降低钢筋混凝土梁的斜截面抗剪强度;随着主筋锈蚀程度的增长,临界斜裂缝的倾角变大,并且与仅箍筋锈蚀梁相比,其倾角增幅更为显著。该研究可为钢筋混凝土梁的抗剪强度预测模型的建立以及有限元分析提供试验基础。     

钢筋黏结性能对钢筋混凝土梁抗剪性能影响

和传统钢筋相比,广泛应用于耐腐蚀工程中的表面涂层加工钢筋的黏结性能必然会发生变化,由此产生的对钢筋混凝土(以下简称RC)梁构件的承载机制和破坏模式的影响还未被揭示.另外,还存在由于箍筋锈蚀引起的黏结退化对RC梁的抗剪性能的影响,以及以往的研究存在的分歧.鉴于此,通过实验就表面涂层纵向受拉钢筋的黏结性能变化以及不同形式箍筋的黏结退化对RC梁的抗剪性能的影响展开研究.研究结果表明:表面涂层加工纵向受拉钢筋的黏结性能的变化基本上对RC梁的承载机制、破坏模式以及承载力等承载性能不产生影响;箍筋形式以及其黏结退化与否对RC梁的承载力影响不大,但相对于开口型箍筋,闭合型箍筋对斜裂缝开口变化有更好的约束作用.     

钢筋黏结退化的空间分布对RC梁受剪性能影响

为了分析钢筋黏结退化区段的空间分布对钢筋混凝土(RC)结构承载机制和破坏形态的影响,对10根模拟完全黏结失效的RC梁进行实验研究.从荷载挠度关系曲线、箍筋屈服举动、裂缝进展情况以及构件破坏形态出发,利用桁架和拱理论分析了纵向受拉钢筋不同区段的黏结退化及不同锚固形式箍筋的黏结退化对RC梁抗剪性能的影响.研究结果表明:纵向受拉钢筋的端部区域黏结失效比跨中区域黏结失效更为危险,破坏模式呈脆性,且承载能力有较大幅度的下降;端部黏结失效导致的上述影响在剪跨比较大梁中尤为明显;箍筋形式对梁的最终承载力影响不大,但相对于开口型箍筋,闭合型箍筋对斜裂缝开口进展有更好的限制作用.     

模拟碱骨料反应引起的箍筋端部锚固退化对钢筋混凝土梁受剪性能的影响

采用人工方法模拟碱骨料反应(AAR)引起的箍筋下端锚固退化,通过三点加载实验和数值模拟对钢筋混凝土(RC)梁受剪性能展开研究.结果表明:和完好梁相比,剪跨区内箍筋下端锚固退化降低了RC梁的受剪承载力,且降低程度随局部黏结失效范围的增大而趋于明显.端部锚固退化导致的箍筋抗剪作用减小以及斜裂缝间骨料咬合承担剪力降低是承载力下降的主要原因.基于模拟箍筋应变的承载机制定量评价结果表明,箍筋下端锚固退化同时降低了混凝土承担剪力V_c以及箍筋承担剪力V_s,但V_s降幅较V_c更为显著.     

腹部纵向配筋混凝土梁斜截面抗剪承载力

针对腹部纵向配筋混凝土梁,提出了将纵向水平普通钢筋与箍筋共同作为受力腹筋,从而形成整体抗剪受力模式的抗剪计算方法．基于平截面假定,可以计算得到混凝土梁抗剪承载力中混凝土承担的剪力部分．考虑纵向腹筋参与受力作用的桥梁抗剪承载力模型的试验,研究表明,纵向腹筋不仅可以承担主拉应力的水平分量、与箍筋同样起到抗剪的作用,并且可以推迟破坏斜裂缝的出现时间,减小斜裂缝的发展宽度,有效提高梁的刚度及抗剪承载力．     

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。     

预应力钢纤维混凝土梁斜截面抗裂试验与计算

为研究预应力技术对钢纤维混凝土抗裂性能的增强效果,通过无粘结预应力钢筋钢纤维混凝土简支梁斜截面抗裂性能试验,建立了无粘结预应力钢筋钢纤维混凝土简支梁斜截面抗裂承载力的计算公式;分析了钢纤维含量特征值与剪跨比等因素对无粘结预应力钢筋钢纤维混凝土简支梁斜截面开裂裂缝形态的影响;探讨了钢纤维含量特征值、剪跨比与有效预压力对预应力钢筋混凝土梁的影响程度与规律.研究表明,预应力与钢纤维可以有效提高钢筋混凝土梁的抗裂承载力.一定范围内,斜截面抗裂承载力随钢纤维体积分数和长径比的增大而提高;预应力可延迟剪跨区梁底弯曲裂缝的出现,减小斜裂缝的倾角,增大剪压区高度.     

锈蚀钢筋混凝土梁静承载力性能试验

通过对7根钢筋混凝土梁的静载试验,分析剪跨比和钢筋锈蚀率对试验梁的承载力、荷载-挠度曲线、钢筋和混凝土应变变化等力学性能的影响.结果表明,剪跨比仍是决定钢筋锈蚀梁性能的主要因素,钢筋锈蚀程度并不改变其破坏类型,但钢筋锈蚀严重时会出现由适筋破坏向少筋破坏转变的现象.随着钢筋锈蚀程度的增加,钢筋混凝土梁的承载力和整体刚度均...     

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.     

配箍率对不同剪跨比RPC梁受剪性能的影响分析

为了探究不同剪跨比下配箍率对高强钢筋活性粉末混凝土(RPC)简支梁受剪性能的影响,对两组剪跨比(2.25,3.0)共6根不同配箍率的HRB500级钢筋RPC梁进行受剪性能试验.验证试验梁截面应变平截面假定,分析斜裂缝形态、开裂荷载与配箍率及剪跨比的关系,并提出基于修正压力场理论的HRB500级钢纤维RPC梁抗剪承载力的计算程序.研究表明:两组不同剪跨比下的试验梁在加载初始阶段均符合平截面假定,但达到40.4%极限荷载后,这种假定将不再满足;高强钢筋RPC梁的斜裂缝形态主要以腹剪型斜裂缝为主,其产生与配箍率及剪跨比相关,配箍率和剪跨比越大越不易产生主斜裂缝,但剪跨比的影响明显大于配箍率;基于修正压力场理论的计算程序比较适用于钢纤维高强钢筋RPC梁抗剪承载力的计算,其计算值与试验值吻合良好.     

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.     

支护用PHC桩抗剪承载力计算及有限元分析

支护用PHC桩以受弯受剪为主,而管桩的抗剪能力较差.管桩抗剪试验表明,与矩形截面梁斜截面开裂不同,管桩受剪纵向开裂.采用有限元方法,分析预压力、径厚比及剪跨比对PHC桩开裂剪力及裂缝开展形式的影响.给出了管桩抗剪承载力设计计算方法.     

钢筋混凝土梁斜裂缝倾角理论与试验分析

斜裂缝倾角为45°的假定给精确分析箍筋和FRP加固钢筋混凝土梁的抗剪作用带来一定的误差.为此,从理论上研究了斜裂缝倾角的发展规律,发现影响斜裂缝倾角的主要因素是剪跨比;并通过国内外的35根试验梁,验证了斜裂缝倾角与剪跨比的线性关系.通过对数据统计分析给出了计算斜裂缝倾角的简单可靠、适用性较强的表达式,为钢筋混凝土梁的抗剪分析和工程实际应用提供了有意义的依据.     

无腹筋RUHTCC梁抗剪性能试验研究

为了探究超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)的抗剪性能,以配筋率和剪跨比为参数,对跨中荷载作用下的6根钢筋增强UHTCC(RUHTCC)梁和4根钢筋混凝土(RC)对比梁进行了受弯试验.对比研究了RUHTCC梁的抗剪性能,包括裂缝扩展形态、荷载-挠度曲线、剪切开裂荷载、极限剪切能力以及剪切强度等.试验结果表明,随着配筋率的增大和剪跨比的减小,RUHTCC梁的破坏模式由弯剪破坏转变为剪压破坏,极限剪切承载能力逐渐增大.RUHTCC梁的极限剪切能力约为RC梁的2倍,平均抗剪强度约为UHTCC抗拉强度的0.86倍;RUHTCC梁表现出稳态的多条细密斜裂缝扩展模式,在正常使用极限状态下,其最大裂缝宽度低于0.1 mm.基于RUHTCC梁良好的裂缝控制能力以及较高的富余剪切承载能力,不需设置最小配箍率.     

跨高比l/h≤1.5钢筋钢纤维混凝土连梁受剪性能分析

小跨高比连梁在地震作用下易于发生剪切破坏,为了研究小跨高比钢筋钢纤维混凝土连梁的受剪性能,对低周水平反复荷载作用下的跨高比l/h≤1.5钢筋钢纤维混凝土连梁的试验结果进行了分析.运用拉压杆模型理论,分析了跨高比l/h≤1.5钢筋钢纤维混凝土连梁的受剪机理,提出了受剪承载力的计算模型和计算方法.研究结果表明:跨高比l/h≤1.5的钢筋钢纤维混凝土连梁主要通过对角混凝土主斜压杆机制与竖向拉压杆机制传递梁端剪力,其中竖向拉压杆机制由钢筋钢纤维拉杆与混凝土次斜压杆组成.基于拉压杆模型计算方法得到的受剪承载力计算值与试验值吻合较好,采用该计算方法能够较为准确的预测跨高比l/h≤1.5的钢筋钢纤维混凝土连梁的受剪承载力.     

非对称集中荷载下无腹筋RC梁受剪性能试验研究

非对称集中荷载作用下钢筋混凝土无腹筋简支梁具有两个不同的剪跨比,而两剪跨段受剪承载力与剪力作用之间的相对大小存在不确定性.通过开展6根非对称和4根对称集中荷载作用下钢筋混凝土无腹筋简支梁受剪性能试验研究,获取了破坏形态、荷载-跨中位移曲线和纵向受拉钢筋应变,并分析了《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）公式、修正压力场理论、基于截面应变分析的抗剪模型和Zsutty统计公式的适用性.结果表明,对于小剪跨比恒为1.0的无腹筋简支梁,大剪跨比为2.0~4.0的梁均在大剪跨段发生剪切破坏;当大剪跨比由3.0增大至3.5时,梁的极限承载力出现由大剪跨段控制转变为小剪跨段控制的现象.《混凝土结构设计规范》（GB50010—2010）预测非对称集中荷载作用下钢筋混凝土无腹筋简支梁发生剪切破坏的位置与试验结果相反,而Zsutty统计公式的预测效果最好.     

纵向非均匀锈蚀梁的非线性有限元分析方法

针对实际工程中存在的受拉钢筋纵向非均匀锈蚀梁,从锈蚀钢筋混凝土本构关系入手,对锈蚀梁结构性能退化和破坏特征进行分析.建立锈蚀梁有限元模型,钢筋单元采用三维杆单元,混凝土单元采用8节点实体单元,钢筋与混凝土之间的粘结单元采用非线性弹簧单元.利用大型有限元ANSYS分析软件,对纵向非均匀锈蚀梁的受力性能进行模拟,模拟结果与其他非线性分析方法结果类似,说明采用非线性有限元方法分析纵向非均匀锈蚀梁受力性能正确有效.     

钢筋钢纤维混凝土深梁受剪承载力的试验研究

通过16根加入钢纤维的钢筋混凝土深梁的试验研究,探讨钢纤维体积率、剪跨比、纵筋配筋率等因素对钢筋钢纤维混凝土深梁斜截面受剪承载力的影响,提出了与钢筋混凝土深梁相衔接的钢筋钢纤维混凝土深梁斜截面受剪承载力的统一计算方法。     

锈蚀钢筋混凝土梁的斜截面抗剪承载能力

考虑钢筋锈蚀对受力钢筋截面面积和力学性能、钢筋与混凝土间粘结强度以及混凝土保护层厚度的影响,基于“拉、剪临界破坏”的概念和“梁-拱”共同作用的混凝土抗剪抵抗机制,建立了锈蚀无腹筋(主要指箍筋)梁的抗剪承载力公式;考虑梁中纵筋和(或)箍筋锈蚀的影响,基于箍筋与混凝土抗剪作用相互影响的机制,采用相应于有腹筋梁的无腹筋梁对抗剪强度的贡献与箍筋对抗剪强度的贡献相加的模式,建立了锈蚀有腹筋梁的抗剪强度公式.并且,对所建立的锈蚀钢筋混凝土梁的抗剪承载力的理论预测进行了试验验证.     

锈蚀钢筋混凝土梁的力学性能及拱效应分析

对锈蚀率为0%,3%,6%,9%,12%,15%,18%的钢筋混凝土梁进行力学试验,分析试验梁的挠度、钢筋应变等指标随荷载及锈蚀率的变化规律,揭示不同锈蚀率钢筋混凝土梁受荷过程钢筋应力传递规律,以及荷载等级、钢筋锈蚀率与锈蚀钢筋混凝土梁的拱效应关系.结果表明:钢筋锈蚀会引起钢筋与混凝土间粘结性能退化,钢筋应力呈现由跨中向两端传递的趋势,锈蚀梁承载机理趋于拱效应,锈蚀钢筋混凝土梁的拱效应随着荷载等级与钢筋锈蚀率的增加而增强.