锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力计算方法

目前,多数锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力计算方法均建立在试验基础上,部分理论计算方法尚未考虑锈蚀钢筋本构关系。为提出一种实用的理论计算方法,拟基于经典层合板理论推导锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力计算公式,得到锈蚀钢筋混凝土梁的荷载—挠度关系。经试验验证,在屈服荷载附近,理论值与试验结果吻合较好,平均误差为6.6%;构件进入屈服阶段前,采用理论方法所求跨中挠度值大于相同荷载条件下的试验结果,理论计算值相对可靠,对构件失效具有预警作用。     

端钩型钢纤维混凝土简支梁受弯承载力试验

为改善普通钢筋混凝土梁自重大、易开裂、承载力低等缺点，在混凝土中常加入钢纤维，端钩型钢纤维，作为常见的一种高性能钢纤维得到广泛关注，国内外学者针对端钩型钢纤维混凝土的基本力学性能开展了较多研究，而对端钩型钢纤维混凝土受弯构件的正截面受力性能有待深入研究。为研究端钩型钢纤维混凝土简支梁受弯性能，制作了四根端钩型钢纤维混凝土梁及一根普通混凝土梁，对其进行受弯性能试验，根据试验得到的破坏形态、承载力、荷载-挠度曲线、荷载-应变曲线，分析端钩型钢纤维体积掺量对试件受弯承载力及破坏形态的影响。研究结果表明：端钩型钢纤维混凝土简支梁与一般混凝土简支梁受弯过程类似，均经历了弹性、开裂、带裂缝工作、破坏四个阶段；端钩型钢纤维混凝土简支梁与一般混凝土简支梁受弯过程均基本符合“平截面假定”；端钩型钢纤维限制了裂缝的产生和发展，使得纤维混凝土梁变形能力增强；与一般混凝土梁相比，端钩型钢纤维混凝土梁抗裂性及极限承载力得到提高，且构件承载力与钢纤维体积掺量基本呈现正相关；基于试验数据，对现行规范中开裂弯矩及极限承载力计算公式进行优化，开裂弯矩方面考虑对截面抵抗矩塑性影响系数进行修正，极限承载力方面引入纤维混凝土正截面承载力影响系数ζ，经修正计算值可较好吻合试验值。     

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...     

锈蚀钢筋混凝土梁疲劳后的刚度分析与计算

对锈蚀钢筋混凝土梁进行了在疲劳荷载作用下的试验研究,结果表明随着钢筋的锈蚀率和疲劳荷载增加,其截面刚度呈现下降趋势。同时进行了锈蚀钢筋混凝土梁疲劳后的刚度分析和计算。腐蚀试验采用电化学加速试验的方法,疲劳试验采用等幅疲劳加载试验。考虑疲劳荷载和钢筋锈蚀对构件粘结退化的双重影响,导致构件截面的刚度降低的因素后,基于试验研究结果,给出了疲劳荷载作用下的刚度降低系数θf,用以修正疲劳后锈蚀钢筋混凝土梁的截面弯曲刚度计算公式。研究结果可为混凝土结构的耐久性评估提供科学依据。     

基于在用RC简支梁桥的受弯刚度估算承载力

结合正常使用阶段钢筋混凝土(RC)简支梁的梁截面刚度变化规律的研究和对试验资料的分析,建立了在用RC简支梁受弯刚度与名义配筋率的关系公式,提出了基于在用RC简支梁桥受弯刚度估算承载力的简单方法.通过建立实际车辆加载时挠度与刚度的关系式,对实际桥梁进行检测验证,实验值与公式计算值吻合较好,为快速评定桥梁承载力提供了可行性参考.同时表明,在用桥梁由于裂缝开展、车辆碰撞、钢筋锈蚀等因素,其刚度和承载力都发生了相应的折减.因此,对于使用年限较长的在用桥梁,要做好防护与加固工作.     

锈蚀和疲劳耦合下RC梁损伤演变分析和承载力评定

为了对钢筋混凝土(RC)梁的承载力进行准确快速评估，考虑锈蚀和疲劳耦合作用，对RC梁的静刚度进行了敏感性分析，给出了静刚度简化计算方法。以一钢筋混凝土简支T梁为例，计算了锈蚀和疲劳耦合作用下其承载力和刚度的退化情况，对比了不同刚度计算方法的差异，研究了钢筋面积对开裂截面刚度的影响，明晰了刚度与承载力的内在关联，根据承载力损失系数与刚度损失系数之间的关系，给出了基于频率的承载力计算公式。研究结果表明：锈蚀和疲劳耦合作用会加速桥梁承载力和刚度的退化过程；锈蚀对承载力和刚度影响主要体现在钢筋面积减小方面，锈蚀导致的钢筋与混凝土间粘结性能的降低对刚度影响不大；传统刚度计算公式中参数取值不易确定，会影响计算精度。本研究提出的刚度简化计算公式参数少、取值方便、计算结果较准确；对于开裂钢筋混凝土梁，承载力与刚度之间可以通过受拉钢筋面积相关联；承载力损失系数与动刚度损失系数有良好的相关性，可以采用文中给出的基于频率的承载力计算公式对薄弱截面位于跨中附近的开裂RC梁进行承载力评估。     

锈蚀HRB500钢筋混凝土板抗弯性能试验研究

采用通电方式对配置HRB500级钢筋和普通钢筋的混凝土板进行加速锈蚀,并对锈蚀钢筋混凝土板进行抗弯承载力试验研究. 对比分析了不同锈蚀程度下钢筋混凝土板的破坏形态、抗弯承载能力、荷载-挠度曲线. 同时,通过试验研究了锈蚀钢筋受拉性能和黏结性能随锈蚀程度不同的变化规律. 考虑板内不同锈蚀程度的钢筋可能发生受拉屈服或黏结滑移破坏,提出锈蚀钢筋混凝土板抗弯承载力计算方法. 经过对比分析,试验结果与计算模型吻合良好,锈蚀板抗弯承载力计算值与试验值之比的平均值为1.019,标准差为0.081.     

无腹钢筋混凝土梁的抗剪承载力

结合GBJ10 89混凝土结构设计规范修订课题,对钢筋混凝土无腹钢筋梁的抗剪承载力进行研究。首先对无腹筋简支梁抗剪承载力的机理进行了详细的阐述,其次以协调压力场理论为基础,采用桁架拱模型,考虑了拉应变存在条件下混凝土抗压强度的软化、剪跨比以及纵向钢筋配筋率的影响,分别对集中荷载和均布荷载作用下的矩形截面无腹筋简支梁的抗剪承载力进行了理论推导。并把得到的相应计算公式与国内外相关的试验数据进行了比较。研究结果适用于深梁、短梁和浅梁的抗剪承载力计算,并与试验资料吻合且偏于安全。     

钢筋-纤维自密实混凝土梁受弯性能与承载力分析

通过四点弯曲试验得到钢筋-纤维自密实混凝土梁式构件的荷载-跨中挠度曲线、荷载-纵筋应变曲线和破坏形态,对梁式构件的受弯承载力及纤维与钢筋的混杂效应进行了分析.结果表明:钢纤维的加入使钢筋-纤维自密实混凝土梁式构件的抗弯承载力提高了10%~42%.考虑钢纤维跨越裂缝的传力机理及分布情况提出了钢筋-纤维混凝土梁式构件受弯承载力计算公式,并与ACI 544和CECS 38:2004的公式进行了对比,计算结果表明:文中建议公式计算的受弯承载力与试验结果最为接近,可用于钢筋-纤维自密实混凝土梁式构件的受弯分析与设计.     

锈蚀钢筋混凝土受弯构件承载力评估

考虑锈胀力引起的钢筋周围混凝土双向应力状态,建立了锈蚀开裂前钢筋混凝土受弯构件承载力评估模型;应用无粘结预应力钢筋应力计算方法,又建立了锈蚀开裂后钢筋混凝土受弯构件承载力评估模型。试验结果表明：建立的承载力评估模型与试验结果吻合较好,可用于锈蚀钢筋混凝土受弯构件承载力评估。     

HRB 500级钢筋混凝土简支梁受弯试验

在3根HRB 500级钢筋混凝土受弯试验的基础上,分析HRB 500级钢筋和高强混凝土匹配下的梁的破坏形态、变形特点和承载性能.结果表明,HRB 500级钢筋混凝土的破坏特征、挠曲模式及截面应变分布与普通高强混凝土梁基本一致.在开裂后,混凝土的刚度明显降低,随着混凝土强度等级或者配筋率的提高,构件的承载力也相应提高.受弯构件的承载力试验值与规范的计算值吻合,梁的裂缝宽度和裂缝间距实测值较规范的计算结果小,梁的挠度实测值比规范的计算值大.     

钢-混凝土预制混合梁受弯性能试验研究

为研究两端固支边界条件下钢-混凝土预制混合梁(简称预制混合梁)的受弯性能,以钢梁长度、受弯承载力比和线刚度比为主要参数,进行了4个预制混合梁和1个普通预制混凝土梁试件的静力加载试验,研究了各试件的破坏模式、承载力、刚度、延性、挠度曲线和应变分布等.试验结果表明:所有试件均发生受弯破坏,其中预制混合梁的受弯破坏有两种模式,一是中部混凝土梁端和跨中截面形成塑性铰,二是梁端钢梁截面和跨中混凝土梁截面形成塑性铰.预制混合梁表现出良好的整体工作性能,连接节点在受力过程中始终保持较好的整体性.基于连接节点假定为刚性节点的应变分析结果与试验结果吻合较好,连接节点能有效传递钢梁和混凝土梁之间的应力,可视为刚性节点.钢梁长度、受弯承载力比和线刚度比的增加均可提高预制混合梁的承载力和延性,其中增加受弯承载力比的效果更显著.与普通预制混凝土梁相比,预制混合梁的初始刚度小,跨中挠度大,但其强屈比较普通预制混凝土梁提高约4%～15%,预制混合梁具有更好的屈服后弹塑性变形能力,有利于耗能.最后,基于虚功原理建立了两端固支边界条件下预制混合梁的极限荷载计算式,计算值与试验值比值的平均值为1.0,变异系数为0.04,计算值与试验值吻合较好.     

锈蚀钢筋混凝土梁四点弯曲力学行为数值分析

为进一步研究锈蚀状态下钢筋混凝土梁弯曲试验下其力学行为等相关性能分析,本文基于已有的试验结果,构造与钢筋锈蚀率有关的钢筋—混凝土界面的粘结性能退化模型。并使用ANSYS有限元软件,进一步建立钢筋混凝土梁有限元模型。利用该模型,对锈蚀钢筋混凝土梁在外荷载作用下的力学行为进行数值模拟,并与试验结果进行对比。结果发现:数值模拟得到的锈蚀钢筋混凝土梁的荷载—挠度曲线与试验曲线吻合较好,证实了本文有限元模型分析锈蚀钢筋混凝土梁抗弯性能研究的可行性。论文最后还进一步分析了跨中混凝土与钢筋的应力分布、跨中混凝土与钢筋的应变分布、钢筋与混凝土之间的相对位移以及锈蚀钢筋混凝土梁破坏时的裂缝分布等,旨在更深入地研究钢筋锈蚀对钢筋混凝土梁弯曲力学行为的影响,从而能更加具体深入地研究钢筋混凝土结构耐久性。     

FRP筋和钢筋混合配筋增强混凝土梁受弯性能

根据FRP筋和钢筋的本构模型,提出了FRP筋和钢筋混合配筋增强混凝土梁2种名义配筋率和3种破坏模式的概念,并给出了3种破坏模式的判别条件.利用正截面受弯承载力计算基本假定和截面受力平衡条件,推导了FRP筋和钢筋混合配筋增强混凝土适筋梁正截面受弯承载力建议计算公式.设计制作了5根不同FRP筋和钢筋配筋面积比的混合配筋混凝土梁进行静力抗弯试验,并结合相关试验数据分析表明,适筋梁正截面受弯承载力建议公式计算值与试验实测值吻合较好,可供工程设计参考;建议在对承载能力要求较高而挠度控制较低的情况下使用混合配筋混凝土梁以充分利用材料的强度;合理控制混合配筋梁的配筋率及FRP筋和钢筋的配筋面积比,其延性性能满足设计要求.     

长期受弯构件应力应变分布及变形规律研究

通过全面考虑混凝土徐变收缩、裂缝影响及应力重分布变化过程,推导了适于不同应力分布条件下钢筋混凝土受弯构件截面长期应力应变分布规律的计算方法.提出了钢筋混凝土构件收缩翘曲变形影响系数曲线及曲率计算公式,并建立了分析预测受弯构件初始及长期总变形的通用分析方法.考虑截面非线性应力分布曲线,对各类受弯构件长期徐变收缩效应及变形进行分析,通过了试验验证.研究归纳了配筋率、截面尺寸等影响受弯构件长期挠度变化规律的主要因素.分析表明,钢筋能有效约束受弯构件长期徐变变形,而收缩翘曲变形大小及方向则主要取决于拉、压钢筋配筋率比值;在同等的初始抗弯刚度或截面积条件下,宽扁梁长期变形增长较普通梁显著.     

HRB600级钢筋混凝土梁受弯性能试验研究

为研究配置HRB600级钢筋混凝土梁的抗弯性能，文章设计制作12根不同配筋率的HRB600级钢筋、C50混凝土梁，采用三分点静力加载的方式，对试件的破坏形态、钢筋强度设计值取值、极限承载力、跨中挠度及裂缝宽度等进行试验研究。结果表明，配置HRB600级钢筋混凝土梁的受力形态、破坏模式与普通钢筋混凝土梁相同，其极限承载力仍然可以按照相关规范公式进行计算；建议对于受弯构件，HRB600级钢筋的屈服强度标准值取600 MPa,抗拉强度设计值取520 MPa,抗压强度设计值取435 MPa;对比跨中挠度实测值与相关规范计算值，发现两者在正常使用阶段吻合良好；试件实测最大裂缝宽度值比相关规范计算值大，在此结果基础上提出最大裂缝宽度调整系数k,对短期荷载作用下最大裂缝宽度计算公式进行修正，调整后得到的计算值与实测值吻合度较高。     

受力筋搭接钢筋混凝土梁受弯性能试验研究

为研究钢筋搭接接头对钢筋混凝土梁受弯性能的影响,验证现有钢筋搭接长度修正系数是否能满足《混凝土结构设计规范》（GB?50010—2010）的正常使用极限状态限值要求,以钢筋搭接长度和搭接百分率为变量,完成了16根两点集中荷载作用下受力钢筋搭接钢筋混凝土简支梁受弯性能试验. 对试件的裂缝发展、裂缝宽度、裂缝间距、破坏形态、受弯承载力和跨中挠度等进行了观测. 试验结果表明：搭接百分率及钢筋搭接长度对试验梁的承载能力及变形有较大影响,钢筋搭接长度较大的梁试件均能满足承载能力要求;在使用阶段荷载下,试验梁的跨中挠度均满足限值要求,但钢筋搭接长度较小的梁裂缝宽度不满足限值要求. 基于试验数据并考虑搭接百分率及钢筋搭接长度两个参数,给出了钢筋搭接梁最大裂缝宽度与钢筋无搭接梁最大裂缝宽度的关系,并提出了钢筋搭接长度修正系数的建议值,以此为基础对我国混凝土结构设计规范及美国ACI 318规范的合理性进行了探讨.     

铁路简支梁桥纵向连续加固模型试验研究

对和原型梁比例为１∶５的钢筋混凝土简支梁进行了纵向连续加固前、后的静载试验研究．通过对试验结果对比和分析，简支梁模型经过纵向连续加固后可有效的提高梁的承载能力，增加梁的抗弯刚度，减小梁跨中截面挠度和端截面转角，降低梁跨中截面受压区混凝土的最大压应力和受拉区最外层受拉钢筋的最大拉应力．     

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。     

体外预应力RPC箱梁受弯加载试验研究

进行体外预应力RPC箱梁模型两点对称受弯加载试验,研究了荷载-挠度曲线、截面应变、裂缝分布和破坏模式等问题,并对模型梁跨中正截面抗弯承载力进行了计算分析.结果表明,模型梁属于整体受弯破坏,采用预制节段拼装的施工方法是可行的;模型梁中混凝土对开裂弯矩的贡献明显大于同类普通混凝土梁,开裂时跨中受拉区边缘RPC应变约为普通混凝土的4~6倍;采用体外预应力提高了模型梁的开裂弯矩和增加了其延性,模型梁开裂弯矩为极限弯矩的55%;开裂时梁的跨中挠度仅为跨中极限挠度的20%;体外预应力RPC箱梁进行正截面承载力计算时应考虑RPC的受拉作用,并且可参照本文算法进行设计计算.