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。     

超高性能混凝土板加固足尺钢筋混凝土梁抗剪性能

为进一步研究超高性能混凝土(ultra-high-performance concrete,UHPC)预制板加固钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)梁的抗剪性能,开展了 3根足尺RC梁的试验研究,包含1根对比梁和2根UHPC预制板加固梁,关注UHPC板及其内嵌CFRP板条对RC梁抗剪性能的影响.试验结果表明:试验梁均发生受剪破坏,但加固梁的承载力、刚度和延性均明显提高,其中,因内嵌CFRP板条提高了 UHPC板的抗裂性能,极限荷载及对应位移分别提高了 30.8％和28.5％;螺杆力学锚固发挥了侧向约束作用和销栓作用,在一定程度上提高了 UHPC板的贡献.同时,通过建立非线性有限元模型对试验梁进行了数值分析,模拟结果与试验结果吻合度高,表明模型所选的本构关系及相关参数合理,可用于预测UHPC板加固RC梁的全过程受力行为.     

横向预应力混凝土梁抗剪性能研究

通过4根加配横向预应力筋的钢筋混凝土梁和1根普通钢筋混凝土梁的对比试验,初步考察了横向预应力筋对提高钢筋混凝土梁抗剪性能的良好效果.研究结果表明:(1)加配横向预应力筋并施加适当预应力之后,钢筋混凝土梁的抗剪承载力提高70%以上,即使在不施加预应力的情况下,梁的抗剪承载力也约有40%的增长;(2)在横向预应力筋的总截面面积一定的情况下,采用直径较小的横向预应力筋和较小的间距,更有助于改善钢筋混凝土梁的破坏形态.     

钢筋超高性能混凝土梁抗剪性能试验研究

对11根钢筋超高性能混凝土梁在两点对称加载作用下进行抗剪性能试验,试验参数为钢纤维掺量、剪跨比、纵筋配筋率、配箍率等.试验结果表明,4个参数中钢纤维掺量对梁的抗剪承载力影响最大,其次为剪跨比和纵筋率,配箍率影响最小;钢纤维掺量的增加显著提高了梁的抗剪承载力与抗变形能力,影响梁的破坏形态.根据试验结果与收集到的UHPC梁受剪资料,对基于桁架-拱理论的UHPC梁抗剪计算公式进行了修正.     

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.     

钢筋钢纤维混凝土无腹筋梁抗剪性能的试验研究

通过对试验结果的分析,讨论了钢筋钢纤维混凝土无腹筋梁剪切破坏的类型和特点,以及影响其抗剪强度的因素。     

超高性能混凝土梁受剪性能的尺寸效应试验研究

为研究超高性能混凝土梁受剪性能的尺寸效应,对不同截面尺寸HRB500级钢筋超高性能混凝土梁进行受剪试验。首先分析UHPC梁的试验现象及结果,其次探究截面尺寸对梁剪切延性、剪切裂缝强度及抗剪强度的影响规律,最后基于所得试验数据比较现行公式的适用性。结果表明：不同截面尺寸梁的失效模式均为剪压破坏,梁的应力重分布能力、挠度、刚度及主裂缝特征参数均与截面尺寸呈正相关;梁的位移延性系数、剪切裂缝强度及抗剪强度均随梁高的增大而减小,存在明显的尺寸效应;经对比分析,陈宝春提出的抗剪承载力公式的预测值较好。     

无腹筋混合配筋混凝土梁抗剪性能试验研究

对1组无腹筋混合配筋(GFRP筋(glass fiberreinforced polymer)和钢筋)混凝土梁抗剪性能进行了试验研究.所有试验梁均为三分点加载,剪跨比为2.54和2.67.12根试验梁按有效配筋率分为3组,共包括3根钢筋混凝土梁,3根GFRP筋梁和6根GFRP筋和钢筋混合配筋梁.所有试验梁均为斜拉破坏.分析了试验梁的荷载-挠度关系,裂缝开展及抗剪承载力,并将各设计规范或指南的抗剪承载力预测值与试验结果对比.试验表明,有效配筋率相同的钢筋混凝土梁、混合配筋混凝土梁和GFRP筋梁具有相近的抗剪承载力.钢筋与FRP(fiber reinforced polymer)筋轴向刚度比对抗剪性能影响较小.规范Eurocode 2—04及CSA A23.3—04的抗剪承载力预测结果与试验结果符合度较好,而规范ACI440.1R—06,JSCE及CSAS6—06的预测结果偏保守.     

部分预应力混凝土圆洞梁抗剪性能的试验研究

本文进行了十根部分预应力混凝土和二根普通钢筋混凝土矩形截面圆洞梁的试验,分析了圆洞尺寸、间距以及孔洞周围腹筋数量对于梁抗剪性能和抗剪承载力的影响。基于试验结果,提出了一些建议。     

先张法预应力混凝土梁抗剪强度的试验研究

通过19片模型梁的试验,研究了以粗钢筋配筋的先张法预应力混凝土梁的斜截面抗剪强度.观测分析了剪跨比、配箍率、预应力度等因素,对斜截面开裂载荷和抗剪强度的影响,介绍了试验取得的一批颇有价值的试验资料,及在此基础上提出的一个反映试验数据规律的计算表达式.     

超高性能混凝土梁抗剪承载力计算方法

分别采用极限平衡法、修正压力场理论和塑性理论对超高性能混凝土梁抗剪承载力进行分析.根据超高性能混凝土的力学特性,采用简化的Rankine破坏准则推导了极限平衡法求解超高性能混凝土梁抗剪承载力的相关公式;通过对修正压力场理论的相关方程进行修正,得到了适合计算超高性能混凝土梁抗剪承载力的相关方程;给出了用塑性理论求解超高性能混凝土梁抗剪承载力时塑性系数的取值方法.通过对9根试验梁和其他17根试验梁进行计算,结果表明:极限平衡法、修正压力场理论和塑性理论均能较好地预测超高性能混凝土梁的抗剪承载力,其中修正压力场理论计算结果比较保守,极限平衡法计算结果最接近实测值且变异系数最小.     

配箍率对不同剪跨比RPC梁受剪性能的影响分析

为了探究不同剪跨比下配箍率对高强钢筋活性粉末混凝土(RPC)简支梁受剪性能的影响,对两组剪跨比(2.25,3.0)共6根不同配箍率的HRB500级钢筋RPC梁进行受剪性能试验.验证试验梁截面应变平截面假定,分析斜裂缝形态、开裂荷载与配箍率及剪跨比的关系,并提出基于修正压力场理论的HRB500级钢纤维RPC梁抗剪承载力的计算程序.研究表明:两组不同剪跨比下的试验梁在加载初始阶段均符合平截面假定,但达到40.4%极限荷载后,这种假定将不再满足;高强钢筋RPC梁的斜裂缝形态主要以腹剪型斜裂缝为主,其产生与配箍率及剪跨比相关,配箍率和剪跨比越大越不易产生主斜裂缝,但剪跨比的影响明显大于配箍率;基于修正压力场理论的计算程序比较适用于钢纤维高强钢筋RPC梁抗剪承载力的计算,其计算值与试验值吻合良好.     

基于MCFT方钢管混凝土柱受剪承载力计算模型

为准确预测方钢管混凝土柱(square concrete filled steel tube,SCFST)受剪承载力,建立了基于修正压力场理论(modified compression field theory,MCFT)的SCFST受剪承载力计算模型.该模型通过力的平衡和变形协调考虑压弯剪耦合作用,结合对SCFST受剪承载力机制的分析,推导出了计算SCFST受剪承载力的一般公式.注意到SCFST在试验中出现了两种不同的剪切破坏模式,模型分别给出了相应的破坏判别条件.利用SCFST受剪承载力计算模型对收集到的17根试件进行计算,所得结果与试验值吻合较好.研究发现,SCFST受剪承载力计算模型不仅可以计算SCFST在压弯剪共同作用下的受剪承载力,而且可以对SCFST的破坏模式进行判断,结果可信,可用于SCFST受剪承载力计算.     

钢纤维混凝土梁抗剪强度截面分析方法

在修正压力场理论和钢纤维混凝土梁受弯理论的基础上建立了钢纤维混凝土梁抗剪强度的截面分析方法,考虑了钢纤维混凝土梁裂缝处的局部应力控制条件.通过对采用3条不同钢纤维混凝土受拉应力-应变曲线的计算结果与试验结果比较,建议了考虑受拉强化效应的受拉应力-应变曲线.此外讨论了计算模型中裂缝局部控制条件对抗剪强度计算结果的影响.对44根剪跨比大于2.0的钢纤维混凝土梁进行了分析,分析结果与试验值吻合很好.     

界面不同抗剪连接的预制UHPC组合梁抗弯性能试验研究

超高性能混凝土（ultra-high performance concrete, UHPC）预制梁和预制桥面板通过槽口式剪力连接键结合形成的UHPC组合梁在预制装配式结构中具有较广的应用场景. 为明确这种预制UHPC组合梁的受弯性能,分别对3片不同剪力连接度（分别为0.47、0.94和1.41）的预制UHPC组合梁和1片UHPC整浇梁进行了四点弯曲试验. 结果表明：剪力连接度对预制UHPC组合梁的抗弯性能影响显著,剪力连接度为0.47和0.94的组合梁,边槽口下方预制梁腹板上出现了因剪力键水平剪力较大引起的斜裂缝,进而导致此处剪力键的最终抗剪失效;剪力连接度为0.47、0.94和1.41的预制UHPC组合梁,抗弯承载能力分别为整浇梁的76%、97%和100%,延性系数分别为整浇梁的28%、38%和37%,开裂前弹性刚度分别为整浇梁的52%、72%和85%. 给出了不同剪力连接度预制UHPC组合梁的抗弯承载能力计算方法,并以试验结果验证了其适用性.     

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.     

荷载-盐渍土环境耦合下纤维混凝土柱受剪性能

为研究盐渍土侵蚀后混凝土柱的受剪性能,对11个聚丙烯纤维锂渣混凝土柱施加不同的预加荷载并进行龄期分别为0 d、90 d、180 d的盐渍土环境侵蚀试验,对历经侵蚀后的试件进行低周水平反复荷载试验,分析侵蚀时长、轴压比和预加荷载等因素对纤维锂渣混凝土柱抗剪性能变化规律及其破坏机理. 结果表明,聚丙烯纤维和锂渣的加入能提高混凝土柱在盐渍土环境下的抗剪性能;轴压比相同时,随着侵蚀时间的延长,纤维混凝土柱的受剪承载力呈先上升后下降的趋势;随着预加荷载作用的提高,柱的受剪承载力先提高后降低;当侵蚀时间一定时,将轴压比从0.2提高到0.3,侵蚀后构件受剪承载力随轴压比增大而增大. 根据试验结果,基于修正压力场理论和变角桁架-拱模型理论,将纤维作用视为拉力场并与箍筋共同进行力学分析,建立盐渍土预加荷载作用下聚丙烯纤维混凝土柱的受剪承载力计算公式,理论计算值与试验值之比的平均值为0.970,标准差为0.086,变异系数为0.090,二者吻合较好.     

配筋超高性能混凝土井盖试验及现场使用性能测试

对7个井字肋和1个十字肋的配筋超高性能混凝土（UHPC）井盖进行承载能力试验和有限元分析,试验参数为井盖结构形式和钢纤维掺量. 试验结果表明,井字肋UHPC井盖的极限承载力、 结构刚度和延性均优于十字肋UHPC井盖;井字肋UHPC井盖可满足钢纤维混凝土检查井盖对C250级井盖的强度要求. 其次,对井字肋UHPC井盖在重交通等级作用下开展现场使用性能测试,表明UHPC井盖在使用过程中产生噪音和跳动均较小,具有良好的抗振动和抗车辆冲击性能;其最大裂缝宽度不超过0.2mm,符合钢纤维混凝土检查井盖的规定.     

UHPC-窄幅钢箱组合梁抗剪承载力计算方法

为改善组合梁负弯矩区易开裂的问题,提出超高性能混凝土-窄幅钢箱组合梁结构,基于极限平衡法以及分项叠加法得到了UHPC-窄幅钢箱组合梁抗剪承载力计算方法。为验证计算方法的准确性,以超高性能混凝土(ultra-high performance concrete, UHPC)层厚度以及钢纤维为变量,设计了1根普通混凝土窄幅钢箱组合梁和3根UHPC-窄幅钢箱组合梁试件,对试验梁进行跨中反向加载试验,得到组合梁负弯矩下的抗剪性能。试验结果表明,相比于普通混凝土窄幅钢箱组合梁,当翼板采用UHPC材料时,翼板中的裂缝分布较为规律,且随着UHPC板厚度的增加,裂缝的分布逐渐呈现竖向等间距分布的特点,当保持翼板的厚度不变,将UHPC层厚度增加50 mm,其屈服荷载增加12.5%,极限荷载增加8.3%,极限荷载对应的挠度值减小了22%。通过分析各试件的屈服挠度以及极限挠度可知,随着UHPC翼板厚度的增加,屈服挠度有逐渐增大的趋势,组合梁弹性阶段所占的比例不断增加。将试验数据与理论计算结果对比分析表明,采用分项叠加法所得的计算结果更能有效地反映UHPC层、普通混凝土层、钢箱、配筋以及充填部分混凝土对于抗剪承载力的贡献,且结果较为精确。     

可拆卸式钢-预制UHPC组合梁中高强螺栓剪力键的抗剪性能试验

试验共设计16个推出试件,探究螺栓直径、螺栓等级、螺栓预紧力和剪力键类型对钢-预制超高性能混凝土(ultra-high performance concrete, UHPC)组合梁中高强螺栓剪力键抗剪性能的影响.试验结果表明,推出试件以剪力键剪断为主要破坏模式.螺栓剪力键的抗剪性能随螺栓的直径和螺栓等级的增大而提高;螺栓预紧力仅对初始抗剪刚度有影响;相比于传统焊钉剪力键,螺栓剪力键的单栓抗剪承载力有所下降,但整体抗剪性能仍满足结构性能要求.结合试验结果和国内外规范公式,提出一条更精确的计算公式用以预测钢-预制UHPC组合梁中螺栓剪力键的抗剪承载力.