不同连接程度GFRP-混凝土桥面板力学性能试验研究

提出了一种简便的改进GFRP-混凝土组合板连接程度并进一步改进组合板延性的方法,即通过砾石覆盖率来改变GFRP-混凝土界面的黏结强度,并利用界面黏结失效前后组合板连接机理的变化来改变组合板的弯曲刚度,进一步改变组合板的延性.通过5片足尺T形GFRP-混凝土组合板四点弯曲试验研究了不同连接程度下组合板受力性能的差异.试验中,重点关注了变形、板端滑移、应变分布、破坏模式等力学参量.试验结果表明,尽管无黏结T形GFRP板与混凝土的界面光滑,但GFRP板与混凝土间已表现出部分组合作用.砾石覆盖率的变化可以改变组合板的连接程度、破坏模式、极限荷载及其延性.合理的砾石覆盖率可以使组合板在板端出现滑移前具有很好的抗弯刚度,在出现板端滑移后仍具有较好的变形能力,并且不会显著降低组合板的极限荷载.最后,通过理论方法对组合板的开裂荷载和抗剪承载力进行了计算分析.研究结果表明,理论值与试验值吻合较好.     

斜腹板钢箱组合梁负弯矩区非线性受力性能

通过模型试验研究了斜腹板钢箱组合连续梁中间支座处负弯矩区的非线性力学性能.测试了在不同荷载作用下沿纵向各部位的变形、不同截面的应变分布、混凝土板的裂缝分布、钢与混凝土之间的相对滑移以及整个结构的极限承载力等.试验表明,试件在加载初始阶段呈现线弹性,但由于混凝土裂缝较早出现,试件在大部分的加载过程中表现为非线性特征;此外,混凝土中钢筋配筋率对斜腹板钢箱组合梁受力的影响显著,配筋率较少时组合梁在混凝土开裂后刚度降低很快,并使得钢梁较早屈服,而配筋率适当的斜腹板钢箱组合梁表现出了较好的力学性能.试验结果与现行组合梁设计方法对比分析表明,规范规定采用简化折减刚度法计算斜腹板钢箱组合梁的整体变形是安全可行的,以混凝土裂缝宽度为0.2mm对应的承载能力作为斜腹板钢箱组合梁正常使用状态下的承载力具有较大的安全储备.     

带开孔板连接件的压型钢板‒混凝土组合桥面板疲劳性能试验研究

为研究带开孔板连接件（PBL连接件）的压型钢板?混凝土组合桥面板的疲劳性能，设计制作了1块连续组合桥面板试件，试件长9.25 m，宽1.5 m，最大混凝土板厚24 cm，压型钢板厚3 mm；开展了单点变幅疲劳加载和间隔性的静力加载试验，测试了试件的跨中挠度、钢底板和负弯矩区钢筋应变，观测了负弯矩区混凝土裂缝的分布与发展，测量了最大裂缝宽度，得到了组合桥面板试件受力性能随疲劳加载次数增加而退化的过程以及和试件的疲劳破坏形态。试验结果表明：组合桥面板试件的受力性能随着疲劳加载次数的增加而发生退化；在经过累计600万次疲劳加载后试件未发生破坏，表明其具有较好的抗疲劳性能；组合桥面板试件最终的疲劳破坏形态为跨中截面钢底板断裂破坏，裂纹最先萌生于PBL连接件与钢底板焊接位置，同时静载下负弯矩区混凝土的最大裂缝宽度达到了0.2 mm，利用线性损伤准则分析了已有的S-N（应力幅?循环次数）曲线对组合桥面板的适用性。     

拱效应下GFRP筋对混凝土板力学性能的影响

受到外围约束的混凝土板会在内部产生拱效应,为了研究其中玻璃纤维增强复合材料(GFRP)筋的作用,对10块板带进行了破坏性试验,发现:板带开裂后拱效应逐渐明显,受拉区GFRP筋的作用相当于拱脚间的弹簧,筋材等效弹簧刚度增加,拱效应减弱;反之,拱效应增强.筋材配置过少或配置在板厚中间均不利于挠度和裂缝宽度控制,配筋适当时GFRP筋与拱效应共同作用,可以缩小适筋板带与超筋板带之间正常使用性能的差距,配筋情况决定裂缝分布及板带破坏模式,对极限承载力影响较小.此外,文中还对GFRP筋的作用进行了量化分析,考虑了拱效应的设计方法所预测的筋材应变比规范计算值更接近试验结果.     

钢混组合梁负弯扭作用下的受力性能试验研究

为了研究钢—混组合梁在负弯矩和扭矩联合作用下(以下简称负弯扭)的受力性能,以初始扭弯比和抗剪连接度为参数,对4片钢—混凝土组合箱梁分别进行不同偏心距下的反向集中力加载实验,得到了荷载—挠度和荷载—扭转角曲线、截面应变和结合面纵横向滑移分布规律,以及混凝土板裂缝开展规律。试验结果表明:在负弯扭联合作用下,组合梁极限承载力和结合面抗剪刚度均随初始扭弯比的减小和剪力连接度的增加而增大;横隔板对截面应变沿横向的分布规律影响较大,有横隔板处,加载侧应变较小,相反侧应变较大;无横隔板处相反;仅受弯矩时混凝土板裂缝为横向裂缝,负弯扭作用下出现倾角40°左右的斜裂缝,横向钢筋的设置对裂缝间距影响较大。     

钢混凝土组合桥面板负弯矩区裂缝宽度计算

制作了5个组合桥面板试件并进行负弯矩加载试验,结果发现组合桥面板在混凝土开裂后截面内钢筋、钢板的应变不符合平截面假定,钢筋应变明显大于按照平截面假定求得的计算值.理论推导了组合桥面板混凝土开裂后截面钢筋应力的计算公式,并与试验结果对比,计算值与实测值吻合较好.对不同的混凝土裂缝宽度计算方法进行对比发现:采用本文推荐的钢筋应力公式,并使用公预规提出的混凝土裂缝宽度计算公式按照偏心受拉构件计算,得到的结果与实测值吻合较好.     

部分充填混凝土窄幅钢箱组合梁抗裂性能研究

为了研究充填混凝土窄幅钢箱连续组合梁负弯矩区的弯曲性能,以及栓钉间距、配筋率对连续组合梁负弯矩区混凝土翼板抗裂性能、裂缝开展和宽度的影响,完成3根反向加载的简支组合梁的静力加载试验;考虑翼板混凝土收缩应力的影响,推导出连续组合梁负弯矩区翼板开裂弯矩理论计算公式。试验结果表明,在较低荷载下连续组合梁翼板负弯矩区就会开裂,而发生明显的内力重分布;箍筋间距对裂缝间距有一定的影响,且剪力连接程度和配筋率对连续组合梁负弯矩区裂缝发展以及宽度的影响较明显,适当增加配筋率可以减小组合梁负弯矩区翼板最大裂缝宽度。通过求解组合梁负弯矩区的开裂弯矩,考虑收缩应力的影响能够更准确的控制混凝土的开裂,并对计算值与试验值进行比较,证明这种理论计算式是可行的。     

双跨连续GFRP-混凝土组合板的试验研究

为研究GFRP-混凝土组合板的受力性能,对3块GFRP-混凝土组合连续板进行了静载试验.3块组合板分别通过环氧树脂胶或剪力栓钉与下部型钢支座连接.试验结果表明:所有组合板的最终破坏形态均表现为加载垫块处局部冲剪破坏;中支座处和边支座处没有出现荷载重分布现象,组合板表现出良好的空间受力性能及变形协调能力.然后,基于塑性极限理论,提出了一种GFRP-混凝土组合板极限承载力计算方法.预测值与试验值的比较结果表明,所提方法可以有效地预测GFRP-混凝土组合板的极限承载力.     

钢-混凝土组合梁负弯矩区板裂缝的研究

对四根反向加载钢—混凝土简支组合梁和两根两跨连续钢—混凝土组合梁进行了试验研究，对组合梁负弯矩区的工作性能进行了探讨。结果表明，配筋率、力比及栓钉连接件间距是影响负弯矩区混凝土板裂缝宽度的主要因素。在试验研究的基础上建立了钢—混凝土组合梁负弯矩区平均裂缝间距和裂缝宽度计算公式。根据文中建议公式所得到的计算结果与实测值吻合较好。研究成果已应用于工程设计     

钢一混凝土组合空腹板架结构负弯矩区力学性能研究

为研究钢—混凝土组合空腹板架结构负弯矩区力学性能,基于有限元分析软件Abaqus建立两跨半连续空腹板有限元模型,考虑了材料和几何非线性,对模型进行了竖向均布荷载作用下的力学性能研究,重点分析了中间支座负弯矩区钢筋、混凝土板、剪力键以及钢肋的受力特点。研究结果表明:负弯矩区混凝土板受拉开裂,板内分布钢筋主要承受拉力作用,且受力均匀;负弯矩区段的剪力键使混凝土板受到较大的冲切作用,且该范围随着负弯矩的降低而逐渐减弱,因此,在对结构负弯矩区进行设计、分析时应合理考虑混凝土板的有效宽度,并采取有效措施降低剪力键对混凝土板的冲切作用。     

纤维混凝土组合桥面板裂缝宽度计算方法

为了考虑纤维混凝土中纤维对裂缝的桥接作用并计入其对抑制组合桥面板混凝土裂缝产生与发展的有利作用,提出了一种纤维混凝土开裂后残余应力的计算方法和考虑残余应力的裂缝宽度计算方法。综合考虑影响混凝土开裂后残余应力f_(R,1)的因素有:纤维屈服应力σ_y、纤维体积率V_f、混凝土抗压强度f_(cm)、纤维长度l_f、纤维特征参数a,推导了上述因素对影响纤维混凝土开裂后残余应力的相关性。基于35组纤维混凝土梁三点加载缺口梁试验数据进行回归分析,并得到了具有95%保证率的f_(R,1)计算公式。在欧洲规范混凝土裂缝宽度计算方法的基础上,考虑纤维混凝土开裂后残余应力的贡献,提出了一种组合桥面板负弯矩区裂缝宽度的计算方法。通过一个纤维混凝土组合桥面板负弯矩加载试验对该计算方法进行验证,结果表明,计算得到的开裂后钢筋应力及裂缝宽度与试验结果吻合较好。     

钢-混组合梁负弯矩区裂缝控制措施探讨

钢-混组合梁具有自重小、抗震性能好且用钢少、刚度大挠度小的特点,钢-混连续组合梁与简支组合梁相比,可以提高负载能力,增强刚度,增大应用跨度。但其墩顶负弯矩区会产生混凝土受拉、钢梁受压的不利情况,通过介绍钢-混连续组合梁桥负弯矩区的裂缝控制措施,从而限制裂缝宽度、防止钢梁失稳的作用,使钢-混组合梁在负弯矩区桥面板受力性能得到有效提升,整体结构更加耐久。     

部分充填式钢箱-混凝土组合梁裂缝特征试验

为研究部分充填式钢箱-混凝土组合梁在负弯矩作用下混凝土的开裂特征,进行了2根反向加载的简支梁的静载试验。试验结果表明:组合梁混凝土板中的裂缝分布特征与配筋率有关,混凝土在荷载较低时就发生开裂,且裂缝间距与横向钢筋间距有一定的关系;当配筋率较小时混凝土开裂导致其邻近的钢筋应变立刻增加且裂缝分布相对稀疏;随着荷载的逐渐增加,纵向钢筋开始屈服,裂缝迅速发展,裂缝宽度逐渐加宽,增长较快;此外,剪力钉间距、部分填充混凝土的密实度、栓钉数量及布置方式也是影响部分充填式钢箱-混凝土板裂缝宽度的重要因素。     

后结合预应力组合梁桥的抗裂性能试验

为研究后结合预应力组合梁桥的预压应力分布和负弯矩区抗裂性能，设计2根连续组合试验梁，其中一根为负弯矩区设计成全预应力混凝土板的后结合组合梁，另一根为无预应力的普通组合梁。测试了试验梁在张拉预应力筋和静力加载过程的受力性能，得到负弯矩区截面的应力状态和裂缝分布。试验表明：因钢梁和混凝土板不连接，预压应力由混凝土板承担且混凝土截面的预压应力沿着横向的分布不均匀。后结合预应力组合梁的初始开裂荷载和群钉孔外的开裂荷载分别是普通组合梁的3.1和5.0倍。后结合预应力组合梁抑制裂缝沿着横向贯穿混凝土板，提高了负弯矩区的抗裂性能。混凝土平均裂缝间距约等于横向钢筋间距。后结合预应力组合梁在开裂后的受力状态与普通组合梁类似。     

UHPC加固箱梁顶板受弯性能试验研究

提出密配筋UHPC(超高性能混凝土)加固钢筋混凝土箱梁顶板方法,以消除混凝土箱梁顶板因开裂导致结构承载能力和耐久性普遍降低两类病害.为探究该加固方法在集中荷载下的箱梁顶板横向受弯性能,对3块足尺箱梁顶板局部模型进行试验研究.试验结果表明:负弯矩作用下,受拉的UHPC层显著提高了加固板的抗裂性能和刚度;加固试验板的开裂强度取决于UHPC的弹性抗拉性能;裂缝宽度为0.2mm时的持荷水平相对于未加固试验板提高了255.8%;当裂缝宽度小于0.27mm时,荷载与最大裂缝宽度关系近似线性.正弯矩作用下,UHPC层受压,加固试验板的开裂强度取决于封闭裂缝所用黏胶的抗拉强度;因为普通混凝土区域裂缝出现较早,正弯矩加固板在前期表现出略微偏大的挠度,但后期挠度和裂缝宽度的增长速度均明显小于未加固板,致密的UHPC层为箱梁顶板提供良好的防水性能,加固层对正弯矩试验板刚度的提高和裂缝发展的控制效果较为明显;破坏形态符合预期,破坏荷载与理论计算结果吻合良好.     

钢-混凝土组合节点裂缝研究

通过对6个钢—压型钢板混凝土组合节点进行试验,研究钢—混凝土组合节点在负弯矩作用下混凝土板裂缝的开展情况,结合试验和理论分析,完善了钢—混凝土组合节点混凝土板开裂受弯承载力、最大裂缝宽度的计算方法.     

负弯矩作用下半刚性钢管混凝土组合节点初始刚度计算

"T形件"是组合结构梁柱连接节点的重要组件,文章利用组件法,以"T形件"为基本单元,分别给出了各组件的刚度计算方法,如钢筋抗拉刚度、柱壁抗压刚度、柱壁抗剪刚度、端板抗弯刚度、柱壁抗弯刚度、螺栓抗拉刚度,提出了负弯矩作用下端板连接半刚性钢管混凝土组合节点初始刚度计算公式;通过试验验证了所提负弯矩作用下组合节点初始刚度简化计算方法的正确性和准确性。该研究成果可为建立半刚性钢管混凝土组合框架设计方法提供科学依据。     

预制预应力混凝土板组合梁受力性能试验研究

针对钢与混凝土连续组合梁负弯矩混凝土开裂问题提出了预制预应力混凝土板组合梁结构形式.为了对比和分析预制预应力混凝土板连续组合梁与常规连续组合梁力学性能的异同,进行了2根连续组合箱梁的静力试验.测试了在不同荷载作用下组合梁的变形、不同截面上构件的应变分布、混凝土的裂缝、钢与混凝土之间的相对滑移以及极限承载力等.由试验测试结果可得预制预应力混凝土板连续组合箱梁的初始开裂荷载和正常使用状态的极限荷载分别是普通连续组合梁的3.16倍和2.61倍.通过计算分析得到在相同预应力情况下的预制预应力混凝土板连续组合梁的开裂弯矩是常规预应力组合梁的1.54倍.     

钢筋混凝土矩形截面偏心受压构件刚度和裂缝的试验研究

我国钢筋混凝土结构设计规范(TJ10—74)中未列出偏心受压构件刚度和裂缝的计算方法。本文提供24根矩形截面钢筋混凝土短柱钢筋应变和部分试件受压混凝土应变全过程以及挠度和曲率的全过程量测资料,此外还提供大偏心受压试件裂缝宽度的量测资料。应变量测表明平均应变符合平截面假定,少数试件且量测至破坏阶段。验算表明,原先为完成规范中刚度和裂缝计算体系所建议的偏心受压刚度和裂缝计算公式符合较好。     

钢筋混凝土矩形截面偏心受压构件刚度和裂缝的试验研究

我国钢筋混凝土结构设计规范(TJ10—74)中未列出偏心受压构件刚度和裂缝的计算方法。本文提供24根矩形故面钠筋混凝土短柱钢筋应变和部分试件受压混凝土应变全过程以及挠度和曲率的全过程量测资料,此外还提供大偏心受压试件裂缝宽度的量测资料。应变量测表明平均座变符合平截面假定,少数试件且量测至破坏阶段。验算表明,原先为完成规范中刚度和裂缝计算体系所建议的偏心受压刚度和裂缝计算公式符合较好。