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.     

活性粉末混凝土(RPC)预应力叠合梁受弯性能研究

为研究活性粉末混凝土(RPC)材料的结构性能,设计了三根活性粉末混凝土无粘结预应力叠合梁,对其受弯性能进行了研究,得到了关于截面应变分布、钢绞线应力增量、中点挠度等有效的试验数据以及试验梁的裂缝分布和破坏特征．试验结果表明,RPC叠合梁的截面应变符合平截面假定;裂缝分布仍然具有明显的纯无粘结预应力梁的裂缝分布特征;荷载-挠度曲线为两直线段形状,且有效预应力越大,试验梁延性越差,破坏时挠度越小,荷载-预应力增量曲线形状与荷载-挠度曲线形状相似,呈两直线段．文中还建立了试验梁的开裂弯矩和刚度计算公式,理论计算结果与试验结果吻合良好．     

配置竖向预应力筋混凝土箱梁抗剪性能试验

通过对2组配置竖向预应力筋的钢筋混凝土箱梁进行受剪试验,研究了竖向预应力筋张拉与不张拉,预应力孔道灌浆与不灌浆对混凝土箱梁抗剪性能的影响,对比分析了不同参数下试验梁的破坏形态、裂缝行为、荷载-挠度关系、开裂荷载、抗剪承载能力、腹板应变以及竖向预应力筋应变等的发展规律.结果表明:对于本文试验梁,竖向预应力可将开裂荷载提高16%,竖向预应力筋张拉端的抗剪承载力比不张拉端增加2.3%,不灌浆端的抗剪承载力比灌浆端减小9.3%.由此说明,适当地施加竖向预应力可以较好地提高腹板开裂荷载,并对抗剪承载力有积极贡献,但如果灌浆不饱满则会对抗剪承载力产生很大折减.     

纵筋率对高强钢筋RPC简支梁受剪性能的影响

为了研究纵筋率对高强钢筋活性粉末混凝土梁的斜向开裂荷载、斜裂缝宽度及抗剪承载力的影响,通过对3根纵筋率不同的高强钢筋活性粉末混凝土梁抗剪试验,分析梁在集中荷载作用下的破坏形态,研究纵筋率对斜向开裂荷载、斜裂缝宽度及抗剪承载力的影响。运用桁架—拱模型公式对试验数据进行了分析,并将试验值与《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)公式计算值进行比对研究。结果表明:试验梁的抗剪承载力与纵筋率之间呈现一定的线性关系,随着纵筋率的提高而提高,纵筋率由4.43%提高到6.39%和8.04%时,极限荷载提高了18.6%和19.3%;纵筋率对开裂荷载的影响较小,纵筋处裂缝宽度明显减小;按现行规范公式计算的高强钢筋活性粉末混凝土(RPC)梁抗剪承载力与试验实测值存在较大差异。     

基于神经网络的活性粉末混凝土梁抗剪承载力预测

为了探讨将反向传播(BP)神经网络用于活性粉末混凝土(RPC)简支梁抗剪承载力预测上的有效性,利用14根高强钢筋RPC梁抗剪破坏试验结果,对影响RPC简支梁抗剪承载力的4个主要因素进行了分析,创建了RPC梁抗剪承载力BP神经网络预测模型,并验证了该模型的可靠性。利用该模型分析了不同参数对高强钢筋RPC梁抗剪承载力的影响效应。研究结果表明:当剪跨比大于3时,剪跨比对RPC梁的抗剪承载力影响趋向于平缓。随着纵筋率的提高,RPC梁的抗剪承载力提高,且剪跨比越小这种影响越明显。配箍率对大剪跨比RPC梁抗剪承载力的提高效率要高于小剪跨比RPC梁。     

废弃玻璃骨料混凝土梁抗剪性能研究

运用简支梁的抗剪试验分别研究了用玻璃粗集料和玻璃细集料取代混凝土中粗骨料和细骨料对混凝土梁斜截面的破坏形态和抗剪承载力的影响。试验结果表明:玻璃集料混凝土梁的剪切破坏形态与普通混凝土梁基本相同;玻璃细集料混凝土梁与普通混凝土梁初始抗弯刚度基本相同,粗集料混凝土梁相对较小;玻璃集料混凝土梁的开裂荷载与普通集料混凝土梁接近;废弃玻璃细集料混凝土梁的抗剪承载力比普通混凝土梁高5%左右,废弃玻璃粗集料混凝土梁抗剪承载力比普通混凝土梁低13%左右。     

间接加载高强钢筋RPC梁受剪性能试验

为了研究间接加载对高强钢筋活性粉末混凝土(RPC)梁受剪性能的影响,进行一批不同加载位置RPC梁的试验,分析其对裂缝、挠度、抗剪承载力及破坏形态等方面的影响.结果表明:挑耳在上部和挑耳同梁等高的间接加载RPC梁的裂缝发展趋势相近,裂缝的增长速度比直接加载梁慢,而挑耳在下部的试验梁裂缝发展迅速,并在主梁上形成拱形裂缝;加载方式对RPC梁的刚度影响不大;挑耳在上部和挑耳同梁等高的间接加载RPC梁的极限承载力并不比直接加载RPC梁低;挑耳在下部的间接加载RPC梁发生了一定程度的拉脱破坏,从而导致其极限承载力比直接加载RPC梁降低25%左右;间接加载梁的开裂荷载比直接加载梁都提高25%左右;挑耳在梁上部及挑耳同梁等高的RPC主梁可不配置附加横向钢筋,挑耳在梁下部的主梁可以减少附加横向钢筋的配置量.     

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.     

不同剪跨比预应力活性粉末混凝土梁抗剪承载力分析

为了研究预应力活性粉末混凝土简支梁的抗剪性能,对4根不同剪跨比无粘结后张预应力活性粉末混凝土梁展开抗剪试验研究,分析剪跨比对承载力的影响,并运用我国现行规范和塑性上限理论等公式对试验梁的承载力计算进行适用性验证.结果表明:随着剪跨比的增大,试验梁的破坏形态由斜压破坏向剪压破坏和斜拉破坏转化;试验梁的承载力随剪跨比的增大而减小,斜裂缝倾角也相应变小,预应力筋应力增量提升速率加快;在Voo塑性上限理论公式的基础上,考虑截面尺寸的影响,运用MATLAB对试验梁数据进行拟合,建立的预应力活性粉末混凝土梁抗剪承载力计算修正公式具有较好的实用性.     

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.     

内嵌FRP筋加固混凝土梁的抗剪性能研究

目的探究内嵌FRP筋加固混凝土梁的抗剪性能和剪切延性性能,建立加固梁的抗剪承载力计算公式,为加固梁抗剪加固的应用提供理论依据.方法对7根内嵌FRP筋加固混凝土梁和2根对比梁进行抗剪性能试验,分析其破坏模式;研究其荷载-挠度关系曲线、荷载-FRP筋、箍筋应变关系曲线,分析斜截面应力重分布现象以及剪切延性性能;基于拱形桁架模型,引入关键系数,建立加固梁的受剪承载力计算公式.结果加固梁的抗剪承载力提高了近30%;发生剪切破坏各加固梁的剪切延性系数与对比梁BS2剪切延性系数相比的平均比值为1.167,剪切延性有所改善;加固梁斜截面出现了2次应力重分布,分别是斜裂缝出现时和箍筋屈服时;将已有文献剪切破坏加固梁的抗剪承载力试验值与笔者建立的加固梁抗剪计算公式的计算值进行对比,吻合较好.结论内嵌FRP筋加固技术能够提高梁的整体刚度和抗剪承载力,有效地延缓斜裂缝的开展,减小斜裂缝的宽度,提高混凝土骨料间的咬合作用,从而改善加固构件的受力情况及变形能力.     

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.     

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.     

自锚CFRP预应力控制及梁抗剪加固机理试验研究

采用自行开发的自锁锚具,进行17根钢筋混凝土T梁预应力碳纤维布抗剪加固试验以及碳纤维布预应力施加试验,探讨本锚固系统预应力损失以及纤维布应变与扭矩的关系以及不同加固方案下试件的抗剪承载力、挠度变化曲线、碳纤维布各条带的应变分布,分析剪跨比、预载水平、预应力水平、混凝土强度等因素对构件受剪承载力的影响。研究结果表明:此锚固方法能够有效地为碳纤维布施加预应力,能够解决碳纤维布剥离破坏问题,大幅度提高加固梁开裂荷载和极限荷载;在一定范围内,受剪承载力与剪跨比和混凝土强度呈正相关关系;在建议预应力范围内,受剪承载力随着预应力水平的提高而提高,预应力的存在克服了预载对非预应力纤维布抗剪加固的不利影响。     

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.     

活性粉末混凝土梁抗剪承载力分析

活性粉末混凝土(RPC)作为一种新型高性能工程材料,在工程中具有广阔的应用前景,但其抗剪机理研究较少.采用软化桁架模型对RPC T梁的抗剪承载力进行分析,主要考虑剪跨比、纵筋率和箍筋率等因素对T梁抗剪承载力的影响,对T梁的抗剪承载力进行了计算.计算结果与试验数据吻合较好,表明软化桁架模型适用于RPC T梁抗剪承载力的计算.     

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.     

预应力超高性能混凝土工字形梁抗剪性能试验

为了研究预应力超高性能混凝土(UHPC)工字形梁的抗剪性能和抗剪承载力计算方法,本文设计并完成了3片预应力UHPC工字形梁的单点加载试验,获得了试验梁的荷载-位移曲线、破坏模式和裂缝分布特征等关键结果;基于试验结果、瑞士和法国UHPC规范、我国公路桥梁规范及公路桥涵超高性能混凝土应用规范意见稿计算了试验梁的抗剪承载力,分析了各个规范的适用性。此外,基于修正压力场理论(MCFT),分别采用Mohr-Coulomb准则和Rankine准则的计算了试验梁的抗剪承载力,并进行了分析讨论。研究表明：预应力UHPC工字梁的抗剪承载力随着剪跨比的增加而减小,箍筋对于抗剪承载力影响较大;各国规范对UHPC梁的抗剪承载能力的计算较为保守。采用Mohr-Coulomb准则的计算结果较Rankine准则的计算结果与试验值更为接近;特别是小剪跨比的试验梁,处于弯剪复合状态,Mohr-Coulomb准则考虑了受压区UHPC法向和切向应力的影响,更为接近实际状况。     

纵筋锈蚀对钢筋混凝土梁抗剪性能影响的试验研究

为研究纵筋锈蚀对钢筋混凝土梁抗剪性能的影响,设计制作9根抗弯承载力比抗剪承载力略小的钢筋混凝土梁,并将其浸泡在质量分数为5%的NaCl溶液中,对纵筋进行电化学加速锈蚀后,采用简支形式对试验梁进行加载,研究纵筋锈蚀对锈胀裂缝平均宽度、破坏模式、抗剪承载力和变形性能的影响规律。研究结果表明:随着纵筋锈蚀率增加,试验梁的锈胀裂缝平均宽度呈线性增加,破坏模式由弯曲破坏向剪压破坏、剪切-黏结破坏转变;对于发生剪切型破坏的试验梁,其抗剪承载力呈线性减小,变形能力先减小后增大,跨中最大挠度逐渐增加。     

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。