单调荷载下体外预应力钢-混凝土组合梁的受力性能

基于3根模型梁试件的单调静力试验,对体外预应力钢-混凝土组合梁的受力性能进行了研究.研究表明:施加体外预应力可以有效提高组合梁的抗弯承载力,但试件的延性有所降低;试件纯弯段截面应变分布符合平截面假定;增大栓钉间距可以提高试件的极限变形能力,但对其抗弯承载力的影响不大;试件的抗剪连接程度越低,达到极限荷载时栓钉滑移值越大.结合试验并通过有限元建模,分析了混凝土强度等级、有效预应力、预应力筋线型、栓钉间距等对体外预应力组合梁受力性能的影响.最后,在考虑了预应力筋作用的基础上,提出了体外预应力组合梁抗弯承载力的简化计算方法,该方法可为体外预应力组合梁的设计计算提供参考.     

钢板-混凝土组合加固预应力混凝土箱梁

为了研究钢板-混凝土组合加固技术在桥梁加固工程中的应用,提出了钢板-混凝土组合加固预应力混凝土箱梁的抗弯极限承载力计算公式,采用ANSYS软件选用合理单元类型和材料本构关系,对采用钢板-混凝土组合加固的某火灾受损预应力混凝土箱梁桥进行了非线性有限元数值模拟分析对比,并做了加固后效果验证性荷载试验,还对组合加固和粘钢加固效果进行了对比。结果表明：简化公式计算结果与数值分析结果偏差在5%以内;加固后结构关键截面抗弯极限承载力提高30%以上,应变校验系数降低为0.57～0.70,挠度值减小明显,结构基频提高了19%,横向分布系数理论值与实测值比值为0.93～1.05,吻合良好;组合加固梁体校验系数降低为0.66～0.82,较合理且相对均匀,结构受力协同性较好,更有利于提高结构整体受力性能。     

考虑分阶段受力的粘钢加固钢筋混凝土梁抗弯承载力计算

粘钢加固钢筋混凝土受弯构件,加固前原构件截面已存在应变和应力,而新粘钢板在新增荷载下开始受力,桥梁构件具有不同受力阶段的特点。现有《公路桥梁加固设计规范》中未给出T形截面梁粘贴钢板加固受弯构件正截面承载能力计算公式,而且也不能反映各阶段材料的受力特点。本文根据粘贴钢板加固钢筋混凝土T形截面梁发生适筋破坏,建立了正截面极限承载力计算公式,并对粘贴钢板的应力取值进行了分析,在常用的粘贴钢板厚度内,可直接取钢板的抗拉强度设计值。并根据平截面假定,建立了各阶段混凝土、钢筋和钢板应力的计算公式,材料的最终应力按叠加原理计算得到。算例分析表明,本文所建立的正截面抗弯承载力计算公式可行,可供桥梁加固设计参考。     

粘钢加固混凝土梁抗剪承载力简化计算方法

在模型试验和有限元分析的基础上,分析了U型钢板箍加固混凝土梁的剪力传递机理.基于极限平衡法,分别推导了U型钢板箍加固普通钢筋混凝土梁以及部分预应力混凝土梁的抗剪承载力计算公式.计算结果与试验实测结果吻合较好,误差均在10%以内,好于现行规范的计算结果.     

钢板与预应力碳纤维布组合加固RC梁抗弯承载力分析

为了解决钢筋混凝土梁抗弯承载力降低的问题,提出了一种将钢板锚固于钢筋混凝土梁底部,碳纤维布施加预应力后粘贴于钢板上,实现对梁进行的组合加固的新方法;推导出了组合加固梁在适筋破坏范围内的正截面承载力计算公式。并将计算结果与相关文献的试验数据进行了对比,发现:1)理论计算值与相关文献试验值较为接近,试验中梁的破坏模式与和理论预测的破坏模式基本吻合;2)相对于单一粘贴碳纤维布加固梁,组合加固梁的极限弯矩提高了37.4%~57.1%,屈服弯矩提高了60.4%~95.7%;3)相对于单一粘贴钢板加固梁,组合加固梁的极限弯矩提高了25.4%~39.7%。因此,钢板与预应力碳纤维布组合加固技术可有效提高梁的抗弯性能。     

粘钢加固及粘钢板与CFRP复合 加固损伤RC板抗弯试验研究

对7块使用近60年的RC桥面板采用粘贴钢板加固法及粘贴钢板与CFRP复合加固法加固后进行抗弯性能试验研究.试验对比研究了不同加固方式下试验板的承载力、刚度、裂缝、应变以及破坏形态等变化规律.试验结果表明:两种加固方法均能有效提高试验板的抗弯性能;粘贴2 mm、4 mm和6 mm厚钢板试件的承载力分别提高52.5％、126.0％和162.5％,复合加固试验板承载力分别提高87.0％、148.0％和158.5％;采用钢板和CFRP复合加固既有损伤受弯构件时,CFRP的加固作用能得到充分的发挥;对于粘贴钢板加固法,现行规范和规程可用于既有损伤RC板的抗弯承载力计算;运用本文提出的考虑损伤影响的粘钢加固及粘钢板与CFRP复合加固既有损伤构件抗弯承载力计算方法所得的计算值与试验值吻合较好.     

体外预应力CFRP筋混凝土梁正截面抗弯试验研究

为研究体外预应力CFRP筋混凝土结构的正截面抗弯特性,研制了CFRP后张预应力筋夹片式锚具,对1片体外CFRP筋直线布置体外预应力混凝土梁和2片体外CFRP筋曲线布置体外预应力混凝土梁进行了正截面抗弯试验研究.试验结果表明:体外预应力CFRP筋混凝土梁受力过程与体外预应力钢筋混凝土梁有较多相似之处;跨中设一转向块的体外预应力CFRP筋混凝土梁的开裂荷载和极限承载力均比不设转向块的体外预应力CFRP筋混凝土梁要大,而跨中极限挠度则比不设转向块的体外预应力CFRP筋混凝土梁要小.在跨中设置转向块,可有效提高体外预应力CFRP筋混凝土梁的极限抗弯承载能力.按所推导的体外预应力CFRP筋混凝土梁的极限抗弯承载力理论公式,计算值与试验实测值吻合良好.     

无黏结预应力混凝土桥墩极限抗弯承载力研究

推导了无黏结预应力混凝土桥墩的抗弯极限承载力的计算公式,分析了极限承载力与预应力钢筋面积、普通钢筋面积和混凝土强度等影响因素的关系.基于塑性铰法,对无黏结预应力混凝土桥墩的抗弯极限承载力进行研究,分析了各因素对抗弯极限承载力的影响.结果表明,增大普通钢筋面积和混凝土强度可以提高抗弯极限承载力;极限弯矩随着预应力钢筋的增多,先增大后减小.因此,对于预应力混凝土桥墩,增大普通钢筋配筋率对提高极限抗弯承载力最有效,但要控制预应力钢筋的数量.     

预应力钢丝绳-聚合物砂浆面层抗弯加固持荷RC梁数值分析及承载力计算

建立预应力钢丝绳-聚合物砂浆面层抗弯加固钢筋混凝土(RC)梁的有限元模型(FEM),并利用已有的试验数据验证模型的准确性.基于有限元模型,进行不同持荷比下加固梁的力学性能研究.结果表明:建立的有限元模型可较好地解决持荷条件下钢丝绳-聚合物砂浆面层与RC梁之间单元不协调变形等问题;随着持荷比的提高,加固梁的极限承载力提高幅度逐渐减小;当预加载低于未加固梁极限承载力的20%时,混凝土损伤较小,不考虑预加载的影响;当预加载高于未加固梁极限承载力的20%时,需考虑加固材料滞后应变对加固试件极限承载力的影响.基于平截面假定和钢丝绳滞后应变,提出抗弯加固持荷RC梁的极限承载力计算公式,其计算结果与数值分析结果吻合良好.     

钢-UHPFRC组合加固足尺混凝土T梁抗弯承载性能试验

为恢复地震、爆炸、火灾等极端荷载作用后混凝土T梁桥上部结构的抗弯性能,利用超高性能纤维混凝土(UHPFRC)材料的良好抗弯拉性能改进钢-混凝土组合加固技术,提出钢-UHPFRC组合加固方法。以带损伤的足尺混凝土T梁为试验研究对象,通过抗弯承载性能试验,分析钢-混凝土组合加固和钢-UHPFRC组合加固T梁在正常使用阶段的受力性能和承载能力极限状态下的弯曲破坏模式;基于足尺试验弯曲破坏形态,建立钢-UHPFRC组合加固足尺混凝土T梁抗弯承载力计算图示和简化公式。研究结果表明:钢-UHPFRC组合加固试验梁发生塑性弯曲破坏;跨中横截面变形符合平截面假定,加固部分与原结构之间纵向相对滑移小于0.35mm,加固后试验梁整体工作性能较好,与未加固梁相比,钢-混凝土组合加固T梁抗弯极限承载能力可提高71%;在加固材料质量减轻50%的条件下,钢-UHPFRC组合加固T梁抗弯极限承载能力可提高30%,正常使用阶段其抗弯刚度与钢-混凝土组合加固T梁相近,因此钢-UHPFRC组合加固可提升或恢复混凝土T梁的抗弯承载性能,同时降低加固材料对结构自重的增加;抗弯承载力简化公式计算值与钢-混凝土组合加固T梁和钢-UHPFRC组合加固T梁试验值的比值分别为0.97和0.95,简化公式计算可靠,可用于组合加固后混凝土T梁桥的设计计算。     

竹木组合工字梁的静载试验研究

以竹集成材为翼缘、欧松板为腹板设计竹木组合工字梁,对10根不同结构的工字形截面竹木组合梁进行了4点弯曲静载试验。研究剪跨比及加劲肋等参数对组合梁破坏形态、强度和延性等影响。结果表明:腹板和翼缘具有很好的协同效果,组合梁的破坏始于侧向失稳,主要破坏形态表现为翼缘内欧松板层裂及腹板被剪坏。组合梁的极限承载力随着剪跨比的增大呈下降趋势; 竹加劲肋能显著提高工字梁的极限承载力,提高幅度最大为15.7%,对极限位移最大增加幅度约为10.13%。     

粘贴钢板加固木梁试验研究

对8根木梁粘贴钢板加固进行对比试验研究,其中3根为对比试件,5根为粘贴钢板加固木梁试件,试验参数包括钢板厚度(3或5mm)、钢板层数(1或2)和是否采用螺栓锚固。研究结果表明:粘贴钢板加固木梁的极限承载力有明显提高,提高幅度为9%～141%(平均提高60%);其中采用螺栓锚固的粘贴钢板加固木梁的极限承载力提高幅度更大,平均提高88%。加固木梁的极限位移亦明显提高,提高幅度为16%～139%(平均提高61%)。粘贴钢板加固木梁试件的初始弯曲刚度亦有较大提高,提高幅度为32%～158%,其中粘贴一层5mm厚钢板的加固木梁提高最多。粘贴钢板加固木梁跨中截面仍基本符合平截面假定;在相同荷载作用下,加固木梁受拉边缘钢板拉应变和受压边缘压应变明显小于对比试件。粘贴钢板加固木梁并用螺栓锚固是一种有效的加固方法。     

粘钢补强钢筋混凝土梁的正截面承载性能

对粘钢补强钢筋混凝土(RC)梁在荷载作用下的变形过程和破坏形式,进行了理论和试验研究,讨论粘钢位置和粘钢量对RC梁的短期刚度、挠度、开裂荷载、极限荷载和破坏形式等承载性能的影响.通过理论计算结果与试验结果的比较分析,得出粘钢板与RC梁协调工作系数主要随相对高度变化的结论.提出计算协调工作系数、抗弯承载能力和挠度的计算公式,给出工程设计建议和确定合适钢板宽厚比、粘钢位置和粘钢量的技术措施.     

纤维布加固无粘结预应力梁抗弯试验研究

通过试验对纤维布加固无粘结预应力梁的破坏形态、受力性能、截面应变分布以及挠度变化等进行了研究,主要讨论了加固梁在不同纤维布加固层数、不同加固前预损伤作用和不同加固纤维材料下的性能．试验结果表明：通过粘贴芳纶纤维布、碳纤维布材料都可以有效地提高无粘结预应力梁的受弯极限承载力;当采用多层纤维布加固时,加固梁的受弯极限承载力提高幅度与粘贴纤维布层数的增加呈单调递减的规律;加固前,施加20％、40％对比梁极限承载力预损伤对加固性能影响不大;同层数纤维布加固,芳纶纤维布与碳纤维布加固梁的受力效果相似,受弯极限承载力相近,裂缝开展和刚度变化存在差异．在试验研究的基础上,通过有限元软件ABAQUS进行了模拟计算研究,模拟结果表明,ABAQUS可以真实反映纤维布加固无粘结预应力梁的整个受力过程,模拟值与试验值吻合较好．最后根据试验以及数学模拟中反映出的规律,建立了纤维布加固无粘结预应力梁极限抗弯承载力的实用理论公式,理论计算结果与试验结果符合较好．     

混杂纤维增强木梁强度的弹塑性分析方法

为更准确地分析混杂纤维增强复合材料（HYbrid FiberReinforced Polymer,HFRP）增强木梁的强度,选用双折线弹塑性木材本构关系,建立增强木梁的极限承载力计算模型。根据本模型可得到增强梁的中和轴高度、极限弯矩和极限承载力。选用已发表文献的数据作为模型输入得到的计算值与实验的实测值基本符合,差异在．13％～5％之间。     

高强钢绞线网聚合物砂浆加固钢筋混凝土板抗弯试验研究

通过4块钢筋混凝土板采用高强钢绞线网聚合物砂浆加固前后的对比试验,分析不同损伤程度的钢筋混凝土板加固前后的刚度、开裂及裂缝分布、极限承载力等性能.结果表明:加固后板的开裂荷载、抗弯刚度和极限承载力都有明显提高;提出的简化计算方法能够比较准确地预测板的极限荷载和挠度,可用于钢筋混凝土板的加固设计.     

粘钢加固H形截面压弯钢柱受力性能试验研究

为研究粘贴钢板厚度和荷载偏心距对粘钢加固后的压弯钢柱受力性能的影响,对4个加固后的压弯钢柱以及1个作对比的未加固压弯钢柱进行静力试验,采用Q235B热轧中翼缘H形截面。加固方式为型钢翼缘外侧对称粘贴钢板并全长加固。柱两端采用圆柱铰以实现试件平面内偏心受压。分析了各试件柱中的位移变化、腹板的应变分布、翼缘与钢板之间应变关系、破坏模式以及极限承载力,并将承载力的试验分析值与理论计算值进行对比。结果表明:翼缘外粘钢板加固压弯柱能有效提高其平面外稳定承载力;加固后的压弯钢柱腹板截面塑性发展更明显;偏心距是影响加固后压弯钢柱稳定承载力的主要因素,较小的偏心距有利于钢板与型钢之间通过胶层黏结形成整体共同工作。