井形碳纤维箍筋混凝土梁抗剪承载力试验

针对碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer Plastic，CFRP)筋混凝土梁中封闭箍筋难以弯折成型、制作困难的现状，拟采用“井”字形CFRP箍筋承担斜截面剪力。设计了4个不同配箍率的足尺寸混凝土梁，进行4点弯曲静力加载试验，得到了其在不同配箍率下剪弯段的极限承载力及破坏形式，分析了箍筋应力的变化规律。结果表明：配箍率是影响“井”字形CFRP箍筋的混凝土梁抗剪承载力和破坏模式的一个重要指标，配箍率增大时“井”字形CFRP箍筋的混凝土梁的抗剪承载力显著提升，破坏模式从剪压破坏逐渐转为斜压破坏；通过对梁控制截面上箍筋与纵筋交接位置处锚固性能的理论分析，得出了该位置CFRP“井”字形箍筋的锚固粘结力，其值大于相应锚固段的边界剪力，能够满足斜截面受剪承载力的要求。试验和理论分析结果证明了“井”字形CFRP箍筋用于混凝土梁斜截面抗剪的可行性，可促进CFRP筋在混凝土结构中的大量应用。 关键词：“井”字形FRP箍筋; 受剪承载力；混凝土梁；配箍率     

高强箍筋混凝土梁受剪性能的试验研究

对12根500MPa钢筋作为箍筋的混凝土梁在集中荷载和均布荷载作用下进行了受剪性能试验研究,分析了高强箍筋混凝土梁斜截面受剪承载力及使用阶段的斜裂缝宽度.研究结果表明,此类构件的受力特征与普通钢筋混凝土受剪构件相同,其斜截面受剪承载力仍可按我国《混凝土结构设计规范》公式进行计算.与国外受剪承载力计算公式对比,我国受剪承载力设计公式在国际上尚处于较低水平,但仍是偏于安全的.受剪梁斜裂缝通过处箍筋应力能够达到屈服,为了保证正常使用阶段斜裂缝宽度满足限值要求,箍筋屈服强度的设计值不宜超过380MPa.     

FRP筋混凝土梁的抗剪承载力

利用《纤维增强复合材料建设工程应用技术规范》(GB 50608—2010)建议的纤维增强复合(fiber-reinforced polymer,FRP)筋混凝土梁受剪承载力计算公式,分析了收集到的171根FRP筋试验梁(包括无箍筋梁和配FRP箍筋梁)的抗剪承载力.对比了各梁抗剪承载力的计算值与试验值发现,《规范》推荐的方法过于保守.为此,采用灰度关联法分析了影响FRP筋试验梁受剪承载力的主要因素.结果表明,截面有效高度对受剪承载力影响最大,其次分别为纵筋配筋率、混凝土抗压强度和剪跨比.据此分析了《规范》公式存在对截面有效高度估计不足、未考虑剪跨比影响等缺陷,并在此基础上对《规范》公式进行了相应修正.利用上述171根梁的试验数据验证了修正后的抗剪承载力计算公式的合理性.结果表明:对于无箍筋梁,修正前后试验值与理论值之比的均值由4.78变为1.49;而配FRP箍筋梁的均值则由2.18变为1.40.     

型钢轻骨料混凝土梁抗剪承载力计算

针对斜剪破坏和剪切粘结破坏两种破坏模式,研究了型钢轻骨料混凝土梁抗剪承载力。考虑型钢和混凝土界面存在的粘结力,推导了剪切粘结破坏抗剪承载力计算公式。结合型钢混凝土结构技术规程中型钢普通混凝土梁斜截面抗剪承载力计算公式,提出了型钢轻骨料混凝土梁抗剪承载力预测模型。试验结果比较和验证表明,该预测模型不仅具有足够的精度,而且也适用于型钢普通混凝土梁。     

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．     

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.     

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.     

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.     

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.     

表面内嵌纤维筋加固混凝土T形梁的受弯性能

通过对10根不同参数设置下的混凝土T形梁进行受弯试验,研究表面内嵌纤维(fiber reinforced polymer,FRP)筋加固后混凝土T形梁的受弯性能。结果表明:FRP筋表面特征影响加固梁的破坏形态,对极限荷载和FRP筋应变影响显著;钢筋配筋率和FRP筋直径对屈服荷载及极限荷载影响显著,而混凝土强度等级对其基本没有影响;混凝土强度等级、钢筋配筋率和FRP筋直径对加固梁FRP筋应变基本没有影响。推导出表面内嵌FRP筋加固混凝土T形梁受弯承载力计算公式,并结合试验结果,利用二元线性回归法对公式中的折减系数进行了修正。     

装配梁斜截面抗剪性能

为分析装配梁斜截面抗剪性能,对3根钢筋混凝土简支梁进行抗剪承载力试验,研究装配梁接口位置的不同,对斜截面抗剪承载能力、斜裂缝发展形态、剪压破坏过程、构件位移曲线的变化情况、纵筋与箍筋应变发展规律、极限承载力的抗剪特性以及新旧混凝土接口连接性能的影响,并与整体现浇梁的试验性能进行比较.结果表明:在加载过程中,装配梁接口区域内,裂缝延伸较快,截面刚度有所削弱,斜截面抗剪承载力特性和变形能力与整体现浇梁相似,开裂载荷和极限载荷与整浇对比梁基本相同.     

高强钢铰线网—聚合灰浆加固梁斜截面承载力计算方法研究

对采用"高强不锈钢绞线网-渗透性聚合物砂浆"受剪加固梁的斜截面承载力的计算方法进行探讨。文通过对混凝土梁及其加固梁试验结果的对比分析发现:按《规范》(GB10050-2002)计算加固梁的抗剪承载力安全余度比未加固梁的安全余度小得多,其主要原因是加固体中采用的钢铰线箍筋的强度过高,得不到充分利用;其次是由于加固体混凝土与原梁体混凝土受力和变形的不同步。因此文对抗剪加固梁的抗剪承载力计算公式进行了修正:限制加固体内箍筋的设计强度,折减加固体混凝土的抗剪承载力。从修正公式计算值与试验结果的比较看,修正后加固梁承载力的安全余度与未加固混凝土梁基本接近。     

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.     

高强箍筋混凝土梁的受剪性能

为了研究以500MPa钢筋为箍筋的混凝土梁在集中荷载和均布荷载下的受剪性能,对12根混凝土梁进行了试验研究,分析了高强箍筋混凝土梁的斜截面受剪承载力及其在使用阶段的斜裂缝宽度.研究结果表明:此类构件的受力特征与普通钢筋混凝土受剪构件的相同,其斜截面受剪承载力仍可按GB 50010-2002公式进行计算;与国外规范相比,我国受剪承载力设计公式可靠度在国际上尚处于较低水平,但仍是偏于安全的;受剪梁斜裂缝通过处的箍筋应力能够达到屈服,为了保证正常使用阶段斜裂缝宽度满足限值要求,箍筋屈服强度的设计值不宜超过360MPa.     

CFRP-螺栓联合加固无腹筋RC梁抗剪性能分析

目的研究CFRP-螺栓联合技术对无腹筋RC梁的抗剪加固效果,揭示其工作机理,建立CFRP-螺栓联合加固无腹筋RC梁抗剪承载力计算公式.方法对13根抗剪试验梁进行剪切试验,分析研究CFRP受力状态和抗剪加固机理,建立了相应受剪承载力计算公式并验证计算公式的合理性.结果 CFRP-螺栓联合加固可显著提高无腹筋RC梁的受剪承载力,提高范围在1.2~1.68;对无腹筋RC梁抗剪加固时,CFRP条带作用与箍筋类似,基于此引入了CFRP加固率概念,建立了其计算公式,计算得出CFRP加固率值与相应抗剪极限承载力提高值具有极高的线性相关性.结论采用新建CFRP-螺栓联合加固无腹筋RC梁抗剪承载力计算公式所得计算结果与试验实测值具有较高的吻合度,计算结果略小于试验结果,计算公式具有一定安全储备.     

高强钢铰线网－聚合灰浆加固梁斜截面承载力计算方法研究

对采用“高强不锈钢绞线网-渗透性聚合物砂浆”受剪加固梁的斜截面承载力的计算方法进行探讨。文通过对混凝土粱及其加固梁试验结果的对比分析发现：按《规范》（GB10050—2002）计算加固粱的抗剪承载力安全余度比未加固粱的安全余度小得多,其主要原因是加固体中采用的钢铰线箍筋的强度过高,得不到充分利用;其次是由于加固体混凝土与原粱体混凝土受力和变形的不同步。因此文对抗剪加固梁的抗剪承载力计算公式进行了修正：限制加固体内箍筋的设计强度,折减加固体混凝土的抗剪承载力。从修正公式计算值与试验结果的比较看,修正后加固梁承载力的安全余度与未加固混凝土梁基本接近。     

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。     

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。     

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.