横向预应力混凝土梁斜截面抗裂性能研究

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斜截面抗裂性能的良好效果。研究结果表明：（1）加配横向预应力筋并施加适当预应力能有效提高钢筋混凝土梁的斜截面抗裂能力;（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,能最有效的提高钢筋混凝土梁的斜截面抗裂能力。     

配置竖向预应力筋混凝土箱梁抗剪性能试验

通过对2组配置竖向预应力筋的钢筋混凝土箱梁进行受剪试验,研究了竖向预应力筋张拉与不张拉,预应力孔道灌浆与不灌浆对混凝土箱梁抗剪性能的影响,对比分析了不同参数下试验梁的破坏形态、裂缝行为、荷载-挠度关系、开裂荷载、抗剪承载能力、腹板应变以及竖向预应力筋应变等的发展规律.结果表明:对于本文试验梁,竖向预应力可将开裂荷载提高16%,竖向预应力筋张拉端的抗剪承载力比不张拉端增加2.3%,不灌浆端的抗剪承载力比灌浆端减小9.3%.由此说明,适当地施加竖向预应力可以较好地提高腹板开裂荷载,并对抗剪承载力有积极贡献,但如果灌浆不饱满则会对抗剪承载力产生很大折减.     

无腹筋混合配筋混凝土梁抗剪性能试验研究

对1组无腹筋混合配筋(GFRP筋(glass fiberreinforced polymer)和钢筋)混凝土梁抗剪性能进行了试验研究.所有试验梁均为三分点加载,剪跨比为2.54和2.67.12根试验梁按有效配筋率分为3组,共包括3根钢筋混凝土梁,3根GFRP筋梁和6根GFRP筋和钢筋混合配筋梁.所有试验梁均为斜拉破坏.分析了试验梁的荷载-挠度关系,裂缝开展及抗剪承载力,并将各设计规范或指南的抗剪承载力预测值与试验结果对比.试验表明,有效配筋率相同的钢筋混凝土梁、混合配筋混凝土梁和GFRP筋梁具有相近的抗剪承载力.钢筋与FRP(fiber reinforced polymer)筋轴向刚度比对抗剪性能影响较小.规范Eurocode 2—04及CSA A23.3—04的抗剪承载力预测结果与试验结果符合度较好,而规范ACI440.1R—06,JSCE及CSAS6—06的预测结果偏保守.     

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.     

自锚CFRP预应力控制及梁抗剪加固机理试验研究

采用自行开发的自锁锚具,进行17根钢筋混凝土T梁预应力碳纤维布抗剪加固试验以及碳纤维布预应力施加试验,探讨本锚固系统预应力损失以及纤维布应变与扭矩的关系以及不同加固方案下试件的抗剪承载力、挠度变化曲线、碳纤维布各条带的应变分布,分析剪跨比、预载水平、预应力水平、混凝土强度等因素对构件受剪承载力的影响。研究结果表明:此锚固方法能够有效地为碳纤维布施加预应力,能够解决碳纤维布剥离破坏问题,大幅度提高加固梁开裂荷载和极限荷载;在一定范围内,受剪承载力与剪跨比和混凝土强度呈正相关关系;在建议预应力范围内,受剪承载力随着预应力水平的提高而提高,预应力的存在克服了预载对非预应力纤维布抗剪加固的不利影响。     

采用竖向预应力钢筋时梁的抗剪承载力计算的探讨

竖向预应力钢筋已在大跨度桥梁结构中广泛使用,对于采用竖向预应力钢筋时梁的抗剪承载力的计算,进行了试验研究,并与《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004)中相应公式的计算结果进行了比较。结果表明,规范公式基本可靠,但有待进一步完善。主要表现在:(1)规范计算公式未考虑采用竖向预应力钢筋时箍筋的抗剪能力;(2)规范计算公式未考虑竖向预应力筋工作机理与普通箍筋不同;(3)规范计算公式未表述不同竖向预应力筋设置方式的影响。最后,提出了采用竖向预应力钢筋时梁的抗剪承载力建议计算公式,与试验结果吻合较好。     

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.     

配置500 MPa箍筋混凝土梁在间接荷载作用下受剪性能的研究

对3根配置500 MPa箍筋的混凝土梁进行间接加载试验,分析了高强箍筋混凝土梁的受力性能、斜裂缝开展情况以及破坏形态.结合ABAQUS有限元软件研究了剪跨比和配箍率对试验梁抗剪承载力的影响.研究表明：《混凝土结构设计规范》能很好地预测配置500 MPa箍筋混凝土梁在直接加载作用下的抗剪承载力;间接加载梁与直接加载梁相比,抗剪承载力有一定程度的降低,降低因素主要为剪跨比和配箍率;规范中附加横向配筋的构造要求可以有效补偿间接加载作用下高强箍筋梁抗剪承载力的降低.     

500 MPa箍筋混凝土梁间接荷载作用下的受剪性能

对3根配置500 MPa箍筋的混凝土梁进行间接加载试验,分析了高强箍筋混凝土梁的受力性能、斜裂缝开展情况以及破坏形态.结合ABAQUS有限元软件研究了剪跨比和配箍率对试验梁抗剪承载力的影响.研究表明:《混凝土结构设计规范》能很好地预测配置500 MPa箍筋混凝土梁在直接加载作用下的抗剪承载力;间接加载梁与直接加载梁相比,抗剪承载力有一定程度的降低,降低因素主要为剪跨比和配箍率;规范中附加横向配筋的构造要求可以有效补偿间接加载作用下高强箍筋梁抗剪承载力的降低.     

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.     

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。     

预应力钢纤维混凝土梁纯扭作用下极限扭矩计算方法

根据预应力钢纤维混凝土梁的受力特点,考虑预应力和钢纤维对梁抗扭强度的影响,利用变角度空间桁架模型通过理论推导得出预应力钢纤维混凝土梁在纯扭作用下的极限扭矩计算公式并与已有的试验进行了比较。该公式将预应力和钢纤维的作用等效为纵向和横向钢筋的面积来进行计算,具有概念明确,推导过程清晰,精度较高,与普通混凝土梁的极限扭矩计算公式衔接好等优点,可以方便的应用于结构设计及计算。     

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。     

滨州黄河大桥主梁边箱模型试验

滨州黄河大桥主桥是三塔预应力混凝土斜拉桥,主梁为预应力混凝土箱梁.为加强主梁受力的整体性,抵抗静载和动载产生的横向弯矩,横梁结构内设置了横向预应力钢束.进行标准梁段足尺模型试验,观测试验模型横向预应力钢束张拉后,主梁边箱测点的应变,以及模型表面混凝土裂缝的情况.采用空间有限单元法,建立主梁节段的计算模型,对主梁边箱在横向预应力作用下的受力特性进行分析.研究表明,在张拉横向预应力钢束以后,主梁边箱斜腹板中部会出现高拉应力区以及混凝土裂缝.可以采取在边箱上翼板内增设纵向预应力束、增设边箱斜腹板内纵向非预应力钢筋等技术措施来改善边箱斜腹板的受力情况,避免混凝土裂缝出现.     

粘钢加固混凝土梁抗剪承载力简化计算方法

在模型试验和有限元分析的基础上,分析了U型钢板箍加固混凝土梁的剪力传递机理.基于极限平衡法,分别推导了U型钢板箍加固普通钢筋混凝土梁以及部分预应力混凝土梁的抗剪承载力计算公式.计算结果与试验实测结果吻合较好,误差均在10%以内,好于现行规范的计算结果.     

新老混凝土组合梁混凝土收缩徐变试验研究

进行了预应力作用下新老混凝土组合梁混凝土收缩徐变的试验研究,包括组合梁的挠度-时间曲线、混凝土应变-时间曲线及预应力损失的测定.试验结果表明,由于混凝土的收缩徐变,在预应力作用下组合梁的挠度、混凝土应变、新老混凝土界面间的应变差、截面曲率随时间的增长明显增加.虽然界面间的混凝土应变差值在逐渐增加,但是滑移值较小,界面间的粘结可靠.预应力前期的损失较大,随着时间的增长,损失逐渐减小.采用规范给定的混凝土收缩徐变模型分析了预应力损失.在试验研究的基础上采用随时间变化的换算弹性模量建立了新老混凝土收缩徐变的有限单元法,为了验证建立的有限单元法的正确性,对试验梁进行了分析.计算结果表明,建立的有限单元法与试验值吻合较好.     

满意优化解

本文给出几项在有限的具体方案中求出实用上的优选满意解．阐述了预应力混凝土梁中预应力钢筋较合理的配置，进行了有关试验观测和钢筋混凝土方板优选配筋的试验研究，并都给出了一些细节．此外，述及了国内对纵横向框架设计的经济比较．介绍了采用3种不同形式连粱的4层框架比较试验研究，带竖向通缝和不同布筋的竖向缝槽及不同配筋的钢筋混凝土低剪力墙的试验研究，在框架和剪力墙的试验研究中还包括了对结构延性的研究．以上4项试验研究都是在东南大学进行的．最后简述了国外对普通结构设计和具有可持续性的拆卸设计的比较．