加筋高性能砂浆加固RC梁抗剪性能及承载力计算

为统一中国对加筋高性能砂浆加固RC梁抗剪性能的认识,以中国所做66根加筋高性能砂浆加固的钢筋混凝土矩形梁抗剪性能试验研究为基础,分析抗剪加固梁的力学性能和破坏机理;借助桁架-拱模型,考虑一次受力、二次受力、持载程度、加固筋类型、加固筋数量、混凝土强度等级等因素影响,建立加固梁抗剪承载力计算公式。研究结果表明:该加固技术采用高强钢绞线、钢筋网、钢丝网作为受力材料,虽然三者受力性能存在显著差异,但构件力学性能和破坏机理相似,按统一计算公式进行承载力设计是可行的;所提公式计算值与试验值之比的平均值为0.926,标准差为0.178,二者符合良好,且计算结果偏于安全,公式可用于实际工程计算。     

内嵌FRP筋加固混凝土梁的抗剪性能研究

目的探究内嵌FRP筋加固混凝土梁的抗剪性能和剪切延性性能,建立加固梁的抗剪承载力计算公式,为加固梁抗剪加固的应用提供理论依据.方法对7根内嵌FRP筋加固混凝土梁和2根对比梁进行抗剪性能试验,分析其破坏模式;研究其荷载-挠度关系曲线、荷载-FRP筋、箍筋应变关系曲线,分析斜截面应力重分布现象以及剪切延性性能;基于拱形桁架模型,引入关键系数,建立加固梁的受剪承载力计算公式.结果加固梁的抗剪承载力提高了近30%;发生剪切破坏各加固梁的剪切延性系数与对比梁BS2剪切延性系数相比的平均比值为1.167,剪切延性有所改善;加固梁斜截面出现了2次应力重分布,分别是斜裂缝出现时和箍筋屈服时;将已有文献剪切破坏加固梁的抗剪承载力试验值与笔者建立的加固梁抗剪计算公式的计算值进行对比,吻合较好.结论内嵌FRP筋加固技术能够提高梁的整体刚度和抗剪承载力,有效地延缓斜裂缝的开展,减小斜裂缝的宽度,提高混凝土骨料间的咬合作用,从而改善加固构件的受力情况及变形能力.     

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.     

二次受力下CFRP加固钢筋混凝土梁抗剪性能

为研究CFRP加固有损伤梁的抗剪性能,基于钢筋混凝土梁抗剪理论,运用有限元分析软件建立CFRP加固有损伤梁的三维有限元模型;采用数值模拟计算方法,分析不同加固量和加固方式对二次受力下CFRP加固钢筋混凝土梁的抗剪极限承载力的贡献和加固效果的影响.研究结果表明:随着碳纤维布加固量的增多,梁的抗剪极限承载力也随之增大,且环包加固效果好于"U"形粘贴,碳纤维布在钢筋混凝土梁抗剪加固中对提高梁的极限承载力贡献较大.     

一种无腹筋混凝土梁受剪承载力计算的新方法

为了提高无腹筋混凝土梁特别是大尺寸、低纵筋率的无腹筋梁的受剪承载力预测精度,提出了一种无腹筋混凝土梁受剪承载力计算的新方法.首先,假定剪力主要由无腹筋梁的混凝土受压区承担,并根据其破坏模式将混凝土受压区细分为剪压区和斜拉区2个部分;其次,通过分析剪压区和斜拉区的破坏机理,建立抗剪贡献的计算公式;然后,通过合理简化和理论推导,确定受压区高度、剪压区高度等主要参数的取值;最后,在考虑尺寸效应的基础上,建立无腹筋混凝土浅梁的受剪承载力解析公式,该公式具有明确的物理涵义,能够反映混凝土强度、纵筋率、剪跨比以及尺寸效应等主要因素的影响.试验结果表明,相比于现行主要规范公式,所提公式的预测精度和预测稳定性均有明显提高.     

超高性能混凝土板加固足尺钢筋混凝土梁抗剪性能

为进一步研究超高性能混凝土(ultra-high-performance concrete, UHPC)预制板加固钢筋混凝土(reinforced concrete, RC)梁的抗剪性能,开展了3根足尺RC梁的试验研究,包含1根对比梁和2根UHPC预制板加固梁,关注UHPC板及其内嵌CFRP板条对RC梁抗剪性能的影响。试验结果表明：试验梁均发生受剪破坏,但加固梁的承载力、刚度和延性均明显提高,其中,因内嵌CFRP板条提高了UHPC板的抗裂性能,极限荷载及对应位移分别提高了30.8%和28.5%;螺杆力学锚固发挥了侧向约束作用和销栓作用,在一定程度上提高了UHPC板的贡献。同时,通过建立非线性有限元模型对试验梁进行了数值分析,模拟结果与试验结果吻合度高,表明模型所选的本构关系及相关参数合理,可用于预测UHPC板加固RC梁的全过程受力行为。     

弯剪共同作用下的RPC梁截面分析程序探讨

为了研究配箍率对高强箍筋活性粉末混凝土梁抗剪性能的影响,开展6根配置HRB400级箍筋RPC梁的抗剪试验,考虑RPC的材料特征参数与钢纤维对斜截面承载力的影响,分析有腹筋与无腹筋梁在剪力传递机理及裂缝控制方面的差异,基于修正压力场理论,对开裂混凝土在拉、压应力下的本构关系及裂缝处的应力平衡条件进行适当修正,将弯矩效应叠加至纯剪作用建立RPC梁在弯剪复合作用下的分析模型,并根据弯剪复合作用采用MATLAB软件编制RPC梁斜截面抗剪强度分析计算程序,对RPC简支梁进行受剪强度分析,并将试验结果与计算结果进行对比分析,研究结果表明该计算程序能够较好地预测高强钢筋RPC梁的受剪承载力,具有一定的参考和实用价值。     

活性粉末混凝土梁抗剪承载力分析

活性粉末混凝土(RPC)作为一种新型高性能工程材料,在工程中具有广阔的应用前景,但其抗剪机理研究较少.采用软化桁架模型对RPC T梁的抗剪承载力进行分析,主要考虑剪跨比、纵筋率和箍筋率等因素对T梁抗剪承载力的影响,对T梁的抗剪承载力进行了计算.计算结果与试验数据吻合较好,表明软化桁架模型适用于RPC T梁抗剪承载力的计算.     

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.     

弯剪共同作用下活性粉末混凝土梁截面分析程序探讨

为了研究配箍率对高强箍筋活性粉末混凝土(RPC)梁抗剪性能的影响,开展6根配置HRB400级箍筋RPC梁的抗剪试验。考虑RPC的材料特征参数与钢纤维对斜截面承载力的影响,分析有腹筋与无腹筋梁在剪力传递机理及裂缝控制方面的差异。基于修正压力场理论,对开裂后的混凝土在拉、压应力下的本构关系及裂缝处的应力平衡条件进行适当修正;将弯矩效应叠加至纯剪作用下的截面分析中建立RPC梁在弯剪复合作用下的分析模型,并采用MATLAB软件编制RPC梁斜截面抗剪强度分析计算程序;对RPC简支梁的试验结果与计算结果进行对比分析。研究结果表明该计算程序能够较好地预测高强钢筋RPC梁的受剪承载力,具有一定的参考和实用价值。     

闭合预应力钢丝绳加固RC梁抗剪性能试验研究

提出2种闭合预应力钢丝绳加固RC梁的预应力张拉及锚固方式。进行6个采用闭合预应力钢丝绳加固RC梁的抗剪性能试验,通过对试件破坏形态、荷载-挠度关系曲线、箍筋和钢丝绳应变等试验结果进行分析,研究钢丝绳配绳率、预应力水平和锚固方式等参数对加固梁受剪承载力和变形能力的影响。研究结果表明:提出的2种锚固方式均可有效实现对钢丝绳进行预应力张拉和锚固连接;闭合预应力钢丝绳加固可有效抑制RC梁斜裂缝的发展,改善加固梁破坏形态和变形性能;加固梁的受剪承载力随着配绳率和预应力水平的提高而提高,但预应力水平不宜过大。在试验结果基础上提出闭合预应力钢丝绳加固RC梁的受剪承载力计算模型,计算结果与试验结果吻合良好。     

基于修正压力场理论的混杂纤维钢筋混凝土深梁的抗剪承载力研究

在修正压力场理论(MCFT)基础上,结合现行混凝土结构设计规范中钢筋混凝土深受弯构件受剪承载力公式,提出了混杂纤维钢筋混凝土深梁抗剪承载力简化计算模型.模型引入纤维对钢筋混凝土深梁受剪承载力的贡献,并考虑了纵筋配筋率的相对影响.采用该模型对试验梁进行预测,将试验值与该模型计算值以及现行纤维混凝土结构技术规程中钢纤维混凝土深梁抗剪公式的计算值进行比较.结果表明,该模型可以综合反映混凝土强度、纤维种类和形状、纤维体积率、长径比和配筋率等诸多影响因素,计算结果与试验值吻合较好,并且适用范围广,适用于纤维钢筋混凝土有腹筋和无腹筋深梁的抗剪承载力计算.     

拉—压杆模型RPC梁抗剪承载力试验研究

为了研究高强钢筋活性粉末混凝土无腹筋梁的抗剪承载力,进行不同剪跨比条件下HRB500级钢筋活性粉末混凝土无腹筋简支梁的结构试验,构建基于由桁架模型演化而来的拉—压杆模型高强钢筋活性粉末混凝土无腹筋梁抗剪承载力计算公式,并引入拱体效应系数进行修正。研究结果表明:由于HRB500级钢筋和活性粉末混凝土的材料强度更高,试验梁的延性更好,其拉—压杆效应更加明显;将公式的计算值与试验值进行比对分析,其吻合程度较好,说明所推导的计算公式具有一定的实用性,可为同类研究提供参考。     

单调荷载下TRC加固RC梁受弯性能的试验研究

为了研究TRC加固方式(单面和三面)、RC梁的配筋率和损伤程度对TRC加固RC梁受弯特性的影响,并比较TRC与CFRP加固法的优劣,本文对13根梁进行了四点弯曲试验.研究表明,采用的两种加固方式都可以提高RC梁的弯曲承载力,且可以有效地延缓弯曲裂缝的发展.TRC加固对低配筋率梁的弯曲承载力的提高幅度要高于较高配筋率梁,且TRC对损伤梁有着较好的增强修复效果.与CFRP相比,TRC加固RC梁弯曲承载力的提高略低于CFRP,但在弯曲裂缝控制方面要优于CFRP.最后,推导了TRC加固RC梁抗弯承载力计算公式,得到的计算结果表明该公式可以用于TRC加固RC梁抗弯承载力计算.     

FRP筋超高性能海水海砂混凝土梁抗剪性能研究

为研究纤维增强复合材料（Fiber Reinforced Polymer，FRP）筋超高性能海水海砂混凝土（Ultra-high Performance Seawater Sea-sand Concrete，UHPSSC）梁的抗剪性能，采用三点弯曲试验，探究剪跨比、箍筋间距和筋材类型（CFRP、BFRP、HFRP）对FRP-UHPSSC梁抗剪性能的影响规律. 试验结果表明：FRP-UHPSSC梁在加载时裂缝发展迅速，破坏时具有明显的脆性特征；跨中荷载-挠度曲线在首条裂缝出现前后均呈现出双线性变化，裂缝出现后梁的荷载-挠度关系曲线斜率变小，挠度增长加快；FRP-UHPSSC梁的抗剪承载力随剪跨比和箍筋间距的增大而减小，剪跨比相同的试验梁，其开裂荷载基本相同；筋材的弹性模量越大，梁的抗剪承载力越高，同时也越能抑制梁的竖向变形；最后采用4部规范中的抗剪公式对试验工况进行分析，规范公式对BFRP-UHPSSC梁和HFRP-UHPSSC梁抗剪承载力计算的最小误差分别超过40%和30%，筋材类型不同的试验工况抗剪承载力计算结果差异较大.     

CFRP抗剪加固钢筋混凝土梁承载力计算方法

加固梁抗剪承载力提高幅度的大小与其破坏形式密切相关,目前的加固梁抗剪承载力计算很少考虑剥离破坏对抗剪承载力的影响.针对碳纤维片材加固混凝土技术规程中提出的混凝土梁受剪加固承载力计算模式的不确定性,提出了在确定加固梁的承载力时,应考虑外部粘贴碳纤维复合材料剥离破坏和碳纤维片材断裂破坏两种抗剪承载力计算模式,通过8根梁的试验结果印证了计算方法的正确性和有效性.     

玻璃纤维增强塑料加固砼梁的抗剪试验

通过对15根玻璃增强塑料（GFRP）片材加固混凝土梁的抗剪试验，研究GFRP片材的形状、加固方式、加固率、以及梁的剪跨比对加固梁抗剪承载力和破坏模式的影响。文中采用拱形桁架模型解释GFRP加固梁的剪切破坏机理，提出GFRP片材加固钢筋混凝土梁的抗剪承载力的计算公式。     

钢纤维水泥砂浆钢筋网加固RC梁抗剪试验研究

通过对2根对比梁和4根加固的钢筋混凝土梁的抗剪试验,研究不同剪跨比和不同受力方式下的RC梁采用钢纤维水泥砂浆钢筋网加固后的抗剪性能.主要分析了各组对比梁及加固试验梁的破坏形态、斜裂缝、挠度、应变的变化规律.依据实验结果,提出了钢纤维水泥砂浆钢筋网加固RC梁的抗剪承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合较好,可为实际加固工程设计提供理论参考.     

碳纤维布加固钢筋混凝土梁抗剪承载力研究

以9根用碳纤维布加固的钢筋混凝土抗剪梁为试验研究对象，考察了不同间距、粘贴层数、粘贴角度及预加栽对加固梁抗剪极限承载力及加固效果的影响，研究了碳纤维布的应变变化规律及其破坏模式．根据试验现象，提出了CFRP有效应变、有效长度的概念．基于CFRP布两种破坏模式．在理论和试验分析的基础上，提出了考虑CFRP布粘贴角度影响的抗剪承载力简化计算公式．结果表明，采用碳纤维布对钢筋混凝土梁剪切加固后，其抗剪强度明显提高．图13，表3，参8．     

碳纤维布抗剪加固混凝土梁承载力计算

本文通过端部有可靠锚固措施的碳纤维布(CFRP)抗剪加固混凝土梁试验研究数据,结合国内外相关试验研究,分析了CFRP抗剪加固混凝土梁的抗剪机理。针对CFRP拉断破坏模式,提出了相应的极限承载力计算公式,将理论值与试验值进行了比较,结果吻合良好,并进一步给出了相应的设计建议。