钢筋混凝土梁抗震可靠度影响因素

目的研究钢筋混凝土梁抗震可靠度的影响因素,分析各因素对钢筋混凝土梁抗震可靠度计算的影响规律,为钢筋混凝土梁设计和加固提供参考.方法采用考虑变量随机分布的JC验算点法,对钢筋混凝土梁的抗弯和抗剪可靠度进行计算,统计可靠度随各因素的变化规律.结果梁抗弯可靠度随配筋率和应变速率的增大而增大,随荷载比的增大而减小.梁抗剪可靠度随应变率和剪力增大系数的增加而增加,随配箍率和荷载比的增大而减小.钢筋混凝土梁抗弯可靠度和抗剪可靠度随几何尺寸(宽、高、保护层厚度,箍筋间距)的变化有微小变化或无变化.结论梁抗弯可靠度受配筋率、荷载比以及应变速率的影响较大,受几何尺寸的影响很小;梁抗剪可靠度受配箍率、荷载比、应变速率及剪力增大系数取值的影响较大,不受几何尺寸的影响.     

偏心受拉转换梁的“强剪弱弯”设计可靠度分析

为实现钢筋混凝土斜柱式或斜撑式转换结构构件"强剪弱弯"的概念设计,保证斜柱或斜撑与框支柱之间的转换梁在偏心受拉状态下的"强剪弱弯"设计,采用可靠度的Monte Carlo分析方法,把转换梁看作由偏心受拉破坏与受剪破坏组成的串联体系,对按现行建筑结构规范设计的钢筋混凝土转换梁在偏心受拉状态下的"强剪弱弯"抗震可靠性进行了分析,研究了不同荷载比值(地震作用与自重荷载比值)、不同截面、材料强度等级和不同配筋率对偏心受拉梁"强剪弱弯"可靠度的影响。在此基础上,针对一、二级抗震等级偏心受拉转换梁"强剪弱弯"的设计,对目标可靠指标的剪切增强系数进行了校核,为合理地确定剪切增强系数提供参考。     

锈蚀钢筋混凝土梁斜截面抗剪失效分析

为了研究锈蚀对钢筋混凝土构件抗剪性能的影响,设计并制作了7根配有箍筋和斜筋的钢筋混凝土矩形梁,其中1根为未锈蚀的对比梁,采用电化学快速锈蚀方法对其余6根钢筋混凝土梁进行加速锈蚀试验。开展相同剪跨比下钢筋混凝土梁的斜截面抗剪性能试验,讨论钢筋混凝土梁表面初始锈胀裂缝的分布特征,分析箍筋锈蚀、斜筋锈蚀和主筋锈蚀对钢筋混凝土梁斜裂缝的形成与发展、荷载-挠度曲线、剪压区混凝土压力传递过程以及钢筋的内力变化情况,研究不同锈蚀程度钢筋混凝土梁斜截面极限承载能力与失效特征。研究结果表明:弯剪斜裂缝的数量随着钢筋锈蚀水平的增长逐渐减少,斜裂缝的延伸长度变短,主拱传递压应力路径逐步由直线变为抛物线形;锈胀引起的剪压区混凝土截面损伤对钢筋混凝土构件的抗剪强度有很大影响;箍筋锈蚀和斜筋锈蚀对斜裂缝的发展影响较大,而对钢筋混凝土梁的破坏形态影响相对较小,但其截面面积的减小会导致箍筋和斜筋过早的发生断裂,进而降低钢筋混凝土梁的斜截面抗剪强度;随着主筋锈蚀程度的增长,临界斜裂缝的倾角变大,并且与仅箍筋锈蚀梁相比,其倾角增幅更为显著。该研究可为钢筋混凝土梁的抗剪强度预测模型的建立以及有限元分析提供试验基础。     

钢筋混凝土叠合梁抗剪承载力可靠度

为了研究钢筋混凝土叠合梁斜截面抗剪承载力问题,对其可靠度进行了分析。通过MATLAB编制分析程序,运用一次二阶矩法中的JC法,计算第一阶段与第二阶段荷载比值k、荷载效应比n和叠合参数α_h等因素对钢筋混凝土叠合梁斜截面抗剪承载力可靠指标β的影响。研究结果表明:随着k增大,β先增大后减小,在k=1.0时β取值最大;β随着n的增大而减小;在α_h=0.4~0.7时,β随着α_h值的提高而不断增大,α_h超过0.7后,β随着α_h的提高而不断减小。     

在役混凝土桥梁可靠度分析

桥梁结构在环境荷载与服役荷载的共同作用下,随着龄期的延长,出现耐久性能退化、承载能力降低的现象,利用可靠度方法研究了结构抗力的时变性能.通过建立荷载效应概率模型,实现对在役混凝土桥梁可靠度的分析.采用该方法对一座服役32年的钢筋混凝土简支T型梁桥进行了分析.结果表明,评估基准期内该桥梁结构的可靠指标的降低与抗弯抗力衰减规律一致,继续服役6年后结构的抗弯可靠指标不符合要求,需进行抗弯维修加固.     

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.     

循环加载对钢筋混凝土梁抗剪性能影响研究

腹板斜向裂缝是钢筋混凝土梁中出现最多的裂缝形式之一,尤其是承受振动荷载的结构构件．目前循环荷载作用下构件抗剪承载力的试验较少,为此,在19根钢筋混凝土梁抗剪试验的基础上．分析了循环加载损伤对斜裂缝宽度和斜截面承载力的影响,试验主要变化参数为配筋率、剪跨比、循环荷载次数．研究表明：随着循环荷载次数增加,钢筋混凝土梁斜截面承载力显著降低,斜裂缝宽度明显增大．基于试验数据和采用不同规范计算值进行对比研究．给出了循环荷载作用下钢筋混凝土梁斜截面承载力损伤折减系数．该计算方法与现行规范计算分析有较好的结合．便于在工程实际中应用,为损伤后的钢筋混凝土梁斜截面承载力的评估提供了依据．     

钢筋混凝土梁的统一设计

钢筋混凝土梁的正截面抗弯和斜截面抗剪是分别进行设计的,梁正截面和斜截面承载力公式也是分别根据各自试验提出,正截面试验时所用的箍筋量和斜截面试验时所用的纵筋量,都要比设计大得多,以保证出现典型的弯曲或剪切破坏形式,但试验和公式中忽略了纵筋量和箍筋量的相互影响,文中根据塑性理论,考虑混凝土单元开裂后的性能改变,利用有限元方法,对一根给定集中荷载作用下钢筋混凝土矩形截面梁进行统一设计,同时,求出其极限状态时,设计所需要的纵筋量和箍筋量的相互关系,建议取纵向钢筋恰好屈服点作淡统一设计的参考点,并据此设计配筋。     

长期荷载作用下SFRC梁承载能力极限状态可靠性分析

为分析长期荷载作用下SFRC梁承载能力极限状态可靠性的时变规律,基于持荷10年的SFRC梁抗弯试验结果,建立了SFRC梁承载能力极限状态时变可靠性分析模型.对于Ⅰ系列梁(持荷水平不变、钢纤维掺量改变)和Ⅱ系列梁(持荷水平改变、钢纤维掺量不变),将等效抗力法和一次二阶矩法相结合,求得其时变可靠指标,并预测了100年长期荷载作用下可靠性的时变规律.结果表明:对于Ⅰ系列梁,钢纤维体积分数为0.5%是最佳掺量;对于Ⅱ系列梁,外荷载越小,可靠指标越大,抗弯承载力越大,外加荷载越接近,可靠指标越接近;在服役期内SFRC梁可靠指标先上升后下降,当钢筋开始锈蚀,可靠指标曲线出现拐点,导致梁正截面抗弯承载力下降明显.     

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.     

应力状态对RC梁混凝土碳化损伤及承载力的影响

为研究应力状态对钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)梁碳化损伤及承载力的影响规律,制作了7根RC梁进行加速碳化环境与荷载耦合作用试验研究。将RC梁放入环境箱中,进行三点弯曲静力持荷条件下的7 d、14 d、28 d加速碳化试验,得到不同持荷时间下的RC梁受拉、受压不同区域的混凝土碳化深度,进一步开展加速碳化作用、加速碳化与荷载耦合作用后的RC梁三点弯曲试验,探讨应力状态时碳化深度对RC梁极限承载力的影响机制。结果表明:通过对RC梁受压、受拉区的混凝土碳化深度分析,发现压应力状态会抑制碳化反应的进行,而拉应力状态会促进碳化反应的进行,28 d后受拉区混凝土碳化深度比受压区增加了34.7%。混凝土碳化损伤导致抗压强度降低、钢筋锈蚀影响了试验梁的极限承载力,加速碳化作用28 d后RC梁的极限承载力下降了10.7%,加速碳化与荷载耦合作用28 d后RC梁的极限承载力下降了14.9%。     

考虑弯剪相关性的钢筋混凝土受弯构件承载力计算

钢筋混凝土受弯构件中,弯剪承载力存在相关性。中国规范GBJ10—89,GB50010,JTJ023—85和JTG D62—2004,以及美国规范ACI318基本沿用了相同的思路,未充分考虑弯剪相关性,受弯构件纵筋和箍筋用量分别按正截面承载力和斜截面承载力单独计算确定,仅通过剪跨比分析了在集中荷载作用下的独立梁的弯矩对抗剪承载力的影响。在分析GB50010和ACI318的强度准则中隐含应力层次的弯剪相关性和承载力公式中剪跨比影响的基础上,提出了考虑弯剪相关性的弯剪承载力修正公式。通过典型算例,分析了不同参数下修正公式与规范公式的设计配筋量,比较了抗弯和抗剪可靠指标的变化,并基于GB50068—2001的目标可靠指标要求,探讨了考虑弯剪相关性的必要性。     

预应力CFRP加固RC梁承载力的神经网络预测

基于人工神经网络的原理,建立多因数智能分析模型,对已有的数据进行反向传播(BP)神经网络的训练.利用训练成熟的神经网络,对承载力进行预测,分析混凝土强度、截面高度、配筋率、配布率,以及预应力度等参数对承载力的影响.结果表明,用训练好的网络模型可以较好地预测预应力碳纤维布(CFRP)加固后钢筋混凝土(RC)梁的受弯承载力,预测精度较高,可以处理模糊的、非线性的问题.此外,混凝土强度、梁截面高度、受拉钢筋配筋率和碳纤维布的配布率的增加,受弯承载力也相应提高,但施加的预应力提高对极限承载力并没有多大帮助,只提高构件的开裂荷载和屈服荷载.     

纤维薄板厚度对增强RC梁承载能力的影响

通过进行普通钢筋混凝土(RC)梁与碳纤维薄板(CFL)增强RC梁的三点弯曲试验,研究粘贴不同厚度的CFL对增强RC梁的破坏模式和承载能力的影响规律,试验发现普通RC梁的破坏以混凝土开裂和主筋屈服为主,CFL增强RC梁的破坏模式与CFL的粘贴厚度有关,包括CFL拉断失效、CFL与混凝土界面剥离、混凝土压碎3种基本模式及其混合模式,弯曲载荷下的极限承载力随CFL的粘贴厚度而增加,与普通RC梁相比提高了12．6％-38．9％。     

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．     

用无机胶粘贴CFRP布加固损伤 RC连续梁受弯性能试验

用无机胶粘贴一层CFRP布对2根损伤配筋混凝土连续梁进行抗弯加固.采用跨中加载的方式来测试加固后梁的抗弯性能,获得加固后梁的抗弯承载力、跨中荷载-位移曲线等试验数据.试验梁出现了纵向受拉钢筋先屈服,然后CFRP布被拉断的破坏模式.基本满足平截面假定.试验结果显示,用无机胶粘贴CFRP布加固损伤配筋混凝土构件是可行的.提出了用无机胶粘贴CFRP布加固受损配筋混凝土连续梁的抗弯承载力计算公式.     

火灾后混凝土连续构件的损伤与加固试验研究

为了研究受火后混凝土连续受弯构件的力学性能,进行了5个混凝土两跨连续板和7个两跨连续梁的系列试验.试验内容包括依据ISO 834标准升温曲线进行的混凝土连续构件受火试验,以及高温后受损构件和修复加固构件的静载试验.试验结果表明,高温对混凝土连续受弯构件的力学性能有明显的影响;随着受火程度的加重,混凝土构件力学性能呈下降趋势.分析试验结果可知,初始刚度降幅最为明显,正常使用承载力的降幅大于极限承载力的降幅;连续板试件的损伤大于连续梁试件.通过置换受损混凝土并采用碳纤维布加固受火后连续构件可使其承载力恢复到甚至超过受火前的状态,加固后初始刚度的提高并不明显.     

CFRP布加固受弯钢梁试验研究与理论分析

为进一步研究碳纤维布（carbon fiber reinforced polymers,以下简称CFRP）加固钢结构抗弯力学性能,在现有研究的基础上,设计两根试验钢梁,对CFRP布加固钢梁与未加固钢梁进行力学性能对比分析.试验表明：碳纤维加固有效提高了钢梁的承载能力,且对屈服载荷影响更为明显;经加固后的组合钢梁,刚度提高,这是由于当超过屈服载荷时,CFRP布开始承担一部分载荷.另一方面,对加固钢梁进行受力分析,并进行承载力推导.弹性工作阶段,采用截面等效代换方法对加固钢梁进行承载力计算;弹塑性工作阶段,根据塑性铰区位置不同分别对两种受力状态下的加固钢梁进行受力分析与承载能力计算,将试验结果与理论计算对比,吻合良好.     

高强钢绞线网-聚合物砂浆复合面层技术加固火灾受损梁效果

通过对钢筋混凝土(RC)梁构件进行受损前后的受弯性能加固实验研究,分析了实验构件的破坏形态、裂缝分布、荷载-挠度曲线、钢绞线的应变曲线以及极限承载力等.研究表明,普通RC梁在一般过火条件下,其抗弯承载力和刚度有一定程度的降低,而采用高强钢绞线网-聚合物砂浆复合面层加固技术(SMPM)加固后,其加固效果显著,承载力较过火梁显著提高,可恢复到其过火前的水平.     

超高性能混凝土加固钢筋混凝土梁抗剪性能

为研究超高性能混凝土加固钢筋混凝土梁的抗剪性能,采用不同厚度的超高性能混凝土对梁侧面进行加固,并对其进行单点静载试验。观察梁的破坏过程和破坏模式,并根据梁的荷载-应变曲线,分析超高性能混凝土加固层对钢筋混凝土梁承载力和刚度的影响;同时,采用数字图像相关方法对试验梁的裂纹发展进行了对比分析。结果表明：与未加固梁相比,加固梁的破坏形态由脆性剪切破坏转变为延性弯剪及弯曲破坏;随着加固层厚度的增加,加固梁开裂荷载、峰值荷载和变形能力明显提高;通过数字图像相关方法,可以直接从试验梁表面获取细微变形和应变分布情况,并进一步预测试验梁表面微裂缝位置及破坏形式。最后,建立了超高性能混凝土加固钢筋混凝土梁的抗剪承载力计算公式,并与试验结果进行了对比,结果吻合较好。