高强钢筋高强混凝土预应力梁抗弯性能试验研究

通过对12根高强钢筋高强混凝土预应力梁的抗弯试验,观测试验梁的破坏现象和失效过程,研究混凝土强度等级、非预应力高强钢筋配筋率、预应力钢筋配筋率等因素对其抗弯性能的影响规律.试验结果表明,高强钢筋高强混凝土预应力适筋梁破坏过程包括开裂前阶段、带裂缝工作阶段和钢筋屈服后直至失效3个阶段,各阶段破坏模式与普通钢筋混凝土梁受弯破坏相似,均为延性破坏.混凝土强度等级以影响钢筋屈服后的抗弯性能为主,高强度等级混凝土试验梁的后期承载力下降较小.非预应力筋配筋率显著影响试验梁开裂后的抗弯性能,即相同变形时,配筋率越高承载力越高.相同张拉控制应力条件下,预应力筋配筋率越高开裂弯矩越大;相同弯矩作用下,预应力配筋率越高变形越小,其极限承载力也越高.     

钢筋套筒浆锚连接的预制柱试验性能研究

为研究竖向钢筋套筒浆锚连接的预制柱的力学性能,完成了6个柱试件的拟静力试验,其中2个为现浇试件.试验结果表明:套筒浆锚连接能够有效传递竖向钢筋的应力;预制柱的破坏形态与现浇柱基本一致,为拉区混凝土开裂、竖向钢筋受拉屈服、压区混凝土压碎的受弯破坏;预制柱试件的刚度和耗能能力与现浇墙试件相当,极限位移角达1/1219～1/49.     

锈蚀钢筋混凝土小偏心受压构件承载力评估

根据压区纵向钢筋锈蚀导致混凝土胀裂的过程,将小偏心受压构件承载力退化分为混凝土未开裂阶段、开裂阶段和保护层剥落3个阶段;通过分析压区混凝土锈胀开裂前的双向应力状态,开裂后的剪、拉应力状态以及保护层剥落后的失效对小偏心受压柱承载力的影响,建立了相应阶段的构件承载力评估模型;给出混凝土锈胀开裂前的模型参数值并进行承载力计算,结果表明:混凝土锈胀开裂前小偏心受压柱的承载力退化可以忽略不计.将混凝土锈胀开裂后构件承载力模型计算结果与试验结果进行对比,符合良好.     

BCCP结构设计计算方法与设计准则

为设计钢筋缠绕钢筒混凝土压力管（BCCP）,参考PCCP规范,提出适用于BCCP的外荷载和截面内力计算方法。考虑保护层对整管截面刚度的贡献,通过不同荷载组合工况下截面应力应变线性分布的假设,给出BCCP中管芯、钢筒、钢筋和保护层的应力应变计算方法。设计时遵循工作极限状态、弹性极限状态和强度极限状态设计准则,提出各个极限状态具体的准则条件。选用实际工程中内径2000mm的埋置式BCCP进行计算,结果表明该管型在各个荷载组合工况下计算的判断指标都比相应的设计准则要小,结构是安全的。     

保护层厚度对受拉与受压粘结强度的影响

针对不同混凝土保护层厚度,分别进行了12个拔出试验和18个推出试验,并对试验结果进行了对比与分析.结果表明：当保护层厚度较小时,无论是拔出试件还是推出试件,均发生劈裂破坏;当保护层厚度较大时,推出试件钢筋被缓缓推出,混凝土没有开裂;增加混凝土保护层厚度既可以提高钢筋的受拉粘结强度,也可以提高钢筋的受压粘结强度;混凝土保护层厚度在一定限值范围内对钢筋受拉粘结强度影响较大.     

折线配筋先张梁疲劳性能试验

为研究折线配筋先张梁的疲劳受力性能,对2根折线配筋先张梁和1根后张有粘结预应力混凝土梁进行了等幅疲劳试验,并对未发生疲劳破坏的试验梁进行了静载试验,探讨疲劳加载对其剩余静载承载力的影响.试验结果表明,折线配筋先张梁疲劳破坏始于底部受拉非预应力钢筋的脆性断裂;疲劳加载过程中钢筋应变、混凝土应变、裂缝宽度、挠度均有不同程度的增长,呈现"三阶段"变化规律;前期的疲劳加载对试验梁受力性能影响较小,试验梁正截面受弯破坏,有明显的延性破坏特征,其承载力与现行规范计算值相比有一定的安全储备.     

主方支圆钢管轻骨料混凝土K型节点承载力

为研究主方支圆高强钢管轻骨料混凝土有间隙K型节点的承载力,对支管间设置加劲板的节点和基本型节点进行了主管轴压静力加载试验,考察了加劲板和支主管偏心距对节点破坏模式和承载力等受力性能的影响.试验结果表明:与受拉支管相连的主管鼓起、支主管焊缝开裂、支管根部屈曲、加劲板焊缝开裂和加劲板屈曲是该类节点的典型破坏模式;受压支管和主管受压区内轻骨料混凝土未发生明显破坏,受拉支管和主管受拉区内轻骨料混凝土发生轻微破碎;加劲节点的屈服承载力和极限承载力较基本型节点分别提高43.4%～69.6%和25.9%～43.1%.基于有间隙K型节点试验破坏模式,推导了考虑加劲板应力传递效应和轻骨料混凝土约束效应的与受拉支管相连的主管凸曲承载力计算式和支主管焊缝开裂承载力计算式.     

预应力筋应力腐蚀后预应力混凝土梁受力性能研究

为研究预应力筋应力腐蚀对预应力混凝土梁承载力和耐久性的影响,设计制作了7根用人工坑蚀模拟预应力筋受应力腐蚀的预应力混凝土梁,进行静力受力性能试验。试验结果表明:预应力筋坑蚀后的预应力混凝土梁的开裂荷载、极限荷载低于普通预应力混凝土梁,并随坑蚀深度的增大而下降;增大预应力度可提高应力腐蚀预应力筋混凝土梁的开裂荷载;增大非预应力钢筋的配筋率可提高预应力混凝土梁的开裂荷载、极限荷载;随着坑蚀的增大,构件抗弯刚度迅速下降;提高预应力度可减缓构件抗弯刚度的下降,而增大非预应力钢筋的配筋率对抗弯刚度的影响则较小。根据该文预应力筋坑蚀后的预应力混凝土梁极限承载力计算公式得到的理论值与实测值相吻合,可供工程实践参考。     

钢筋混凝土受拉在垂直方向产生的压应力

钢筋混凝土薄膜元受拉时，与匀质材料不同，混凝土开裂后，在垂直方向产生的不是拉应力，而是压应力。文章基于钢筋混凝土薄膜元受拉试验和回归分析，给出混凝土开裂前、钢筋屈服前、拉应变小于０．００８ 和大于０．００８ 时的应力应变关系式。公式中的相关系数Ｒ 均接近于１．０，说明回归曲线是合理而有效的     

预应力混凝土受弯构件预拉区裂缝控制条件的试验研究

本文对矩形、正T形、倒T形截面的38根预应力试验梁进行了施工阶段预拉区非预应力筋的应力和混凝土开裂情况的现场测定.并对预应力受弯构件在短期荷载作用下,预拉区裂缝对正截面的强度、抗裂度和刚度的影响进行了试验研究.本文还对预压阶段裂缝截面考虑材料非线性进行了理论分析,从而为修订规范提供依据.     

跨高比l/h≤1.5钢筋钢纤维混凝土连梁受剪性能分析

小跨高比连梁在地震作用下易于发生剪切破坏,为了研究小跨高比钢筋钢纤维混凝土连梁的受剪性能,对低周水平反复荷载作用下的跨高比l/h≤1.5钢筋钢纤维混凝土连梁的试验结果进行了分析.运用拉压杆模型理论,分析了跨高比l/h≤1.5钢筋钢纤维混凝土连梁的受剪机理,提出了受剪承载力的计算模型和计算方法.研究结果表明:跨高比l/h≤1.5的钢筋钢纤维混凝土连梁主要通过对角混凝土主斜压杆机制与竖向拉压杆机制传递梁端剪力,其中竖向拉压杆机制由钢筋钢纤维拉杆与混凝土次斜压杆组成.基于拉压杆模型计算方法得到的受剪承载力计算值与试验值吻合较好,采用该计算方法能够较为准确的预测跨高比l/h≤1.5的钢筋钢纤维混凝土连梁的受剪承载力.     

混凝土梁教学实验中的异常开裂机理探讨

针对钢筋混凝土简支梁剪压破坏性教学实验,在加载临近极限承载力时,梁端上部受压混凝土出现竖向开裂的异常现象,认定混凝土受压区出现拉应力;通过剪跨段上部混凝土应变测试,得到随荷载增加应变由压变拉的试验数据;根据实测应变分布,计算钢筋与混凝土在完全锚固情况下的粘结剪力,并与混凝土对钢筋的实际粘结强度进行比较,得出钢筋与混凝土粘结破坏并产生滑移的结论;认为剪跨段短,上部纵向应变梯度大,滑移引起的钢筋相对伸长在混凝土中产生拉伸效应,是导致剪跨段上部混凝土竖向开裂的主要原因,并提出验证实验方案。     

预应力混凝土简支箱梁裂缝损伤参数影响分析

针对开裂损伤后的在役预应力混凝土简支箱梁桥,将承弯段受拉裂缝和剪弯段斜裂缝作为主要特征裂缝,建立基于主要裂缝统计特征参数的开裂预应力混凝土箱梁损伤计算模型;将受弯裂缝总宽度、斜裂缝数量和斜裂缝高度作为3个敏感变量,分别进行参数影响分析,以确定其对结构控制截面变形和应力的影响。研究结果表明:承弯区受弯裂缝总宽度对结构的内力和变形影响较大,造成结构抗弯刚度明显减小,变形增大,压区应力增加;斜裂缝数量对结构内力和变形有一定影响,但影响程度明显小于承弯段受弯裂缝;斜裂缝高度对结构的内力和变形影响均较小。因此,在结构设计中,应特别注意受拉区混凝土压应力储备,防止拉区开裂造成的刚度退化。     

无粘结部分预应力钢筋混凝土迭合梁的试验研究

对无粘结部分预应力混凝土迭合梁的试验过程和取得的成果进行了阐述和分析．并就荷载预应力、非预应力纵向受拉钢筋应力超前和后浇层混凝土应变滞后、平均截面应变、荷载-挠度关系、纯弯段梁顶混凝土的压应变分布及破坏特点做了详尽分析，为无粘结部分预应力混凝土迭合梁正截面承载能力计算提供试验数据。     

波形钢腹板混凝土组合箱梁纯扭性能全过程分析

为获得波形钢腹板混凝土组合箱梁在纯扭矩作用下全过程的扭矩-扭率曲线,基于混凝土开裂前后2个阶段,建立了组合箱梁纯扭性能全过程分析模型.针对混凝土开裂前阶段,考虑截面宽高比和波形钢腹板形状的影响,提出了组合箱梁弹性扭转刚度的修正公式,同时引入普通钢筋和预应力筋的影响,修正了组合箱梁开裂扭矩计算公式.对于混凝土开裂后阶段,针对RASTM T中混凝土已开裂和忽略混凝土拉应力的不合理假定,提出了考虑扭率计算值修正的组合箱梁纯扭转非线性分析方法.然后,利用C++语言编制了组合箱梁纯扭性能全过程分析计算程序.分析结果表明,模型计算值与试验值吻合良好.该模型可准确预测波形钢腹板混凝土组合箱梁纯扭转受力全过程的扭矩-扭率曲线.     

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。     

开裂后预应力混凝土连续箱梁计算模型

为了能够准确有效地模拟开裂后预应力钢筋箱梁的力学性能,提出了一种开裂后预应力钢筋和混凝土单元组合模型,箱梁梁体采用实体退化分层壳单元进行模拟.应用钢筋单元和混凝土单元之间的位移场关系,形成钢筋对混凝土单元的贡献,将预应力钢筋对结构的作用直接反映在单元模型内部,编制了配筋混凝土三维非线性有限元程序,并结合实桥破坏性试验数据进行了对比.结果表明:箱梁的实测变形及应变和理论数据吻合;中跨均布竖向荷载时箱梁开裂初期开裂区域的刚度折减约10%.     

冷轧带肋钢筋预应力混凝土空心板试验与分析

利用冷轧带肋钢筋预应力混凝土受弯构件混凝土拉应力限制系数的研究成果,为湖南省某市编制了冷轧带肋钢筋预应力混凝土空心板通用图集,与湖南省相应的图集对比,在跨度和荷载相同的情况下,每立方米混凝土可节约水泥50 kg左右,节省钢筋10%～15%.通过试验验证图集中板受力的可靠性,并编制非线性分析程序与试验结果进行了对比,表明该分析方法的可靠性.     

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.     

体外配置CFRP预应力筋RPC梁抗弯性能试验研究

为研究体外配置碳纤维(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)预应力筋活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,RPC)梁的抗弯性能,以剪跨比、张拉控制应力及预应力度为试验参数,进行了4根体外配置CFRP预应力筋RPC梁抗弯性能试验.基于试验结果,明确了梁的受力破坏特征,推导了梁的开裂弯矩、极限弯矩计算公式并以试验结果验证了其适用性.结果表明:梁内未配置任何普通钢筋、预应力度为1.0的全预应力梁,均发生少筋特征的脆性断裂破坏,增大张拉控制应力可提高全预应力梁的开裂荷载,但不改变其破坏形态;梁内配置普通钢筋、预应力度为0.71的部分预应力梁,其承载能力及极限变形较预应力度为1.0的全预应力梁分别提高88.7％和18.1％,破坏模式为梁内非预应力钢筋屈服、受压区混凝土压碎的延性破坏.钢纤维的掺入对全预应力梁抗弯性能的提升作用有限,普通钢筋的配置对体外CFRP预应力RPC梁受弯性能的改善作用显著,因此实际工程中不宜过高估计钢纤维的作用而取消体内非预应力钢筋的配置.