受撞钢筋混凝土梁抗弯承载力有限元计算

为了研究受撞钢筋混凝土梁的极限承载力,采用非线性有限元方法,模拟受撞有损伤和无撞无损伤钢筋混凝土梁正截面受力破坏全过程,计算了受撞有损梁和无损梁的极限抗弯承载力.并对不同受撞损伤程度的钢筋混凝土梁进行极限承载力的计算分析,揭示了撞击损伤度与受撞击钢筋混凝土梁承载力下降和折减的规律.在大量模拟计算和对比分析的基础上,提出了引入损伤系数的承载力计算公式,可为受撞钢筋混凝土梁桥抗弯承载力计算提供参考.     

既有钢筋混凝土л梁正截面抗弯承载力研究

在平截面假定不成立的前提下,以钢筋混凝土л梁为研究对象,探讨不同锈蚀率的钢筋混凝土Ⅱ梁极限抗弯承载力的变化规律,通过构造新的几何协调条件,提出既有钢筋混凝土л梁的计算受压区高度随锈蚀率变化的计算公式,进而推导出既有钢筋混凝土л梁的正截面抗弯承载力计算公式.在此基础上,结合服役约40 a的实桥试验材质检测参数及破坏荷载对承载力公式进行验证.研究结果表明:由本文推导的承载力公式所得计算结果与试验结果较吻合,说明所提出的既有钢筋混凝土л梁的极限抗弯承载力计算方法正确、有效,可应用于指导工程实践.     

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.     

不同持荷下自密实混凝土加固既有RC梁抗弯性能试验

针对自密实混凝土加固既有混凝土桥梁时结构初始损伤和持荷加固等对加固梁抗弯性能的影响,设计和制作了8片钢筋混凝土T梁,对其进行加载造成初始损伤,然后在不同持荷水平下对其进行自密实混凝土增大截面加固,并对加固梁进行抗弯性能测试,以明确持荷水平和自密实混凝土加固厚度对RC梁抗弯性能的影响,包括构件裂缝分布形态、破坏形式、挠度变形和混凝土应变发展等,最后探讨了加固梁抗弯承载力计算方法。研究结果表明:该试验采用的自密实混凝土增大截面加固方法能有效提高构件的抗弯刚度,增大抗弯承载力约1倍,并且加固梁均表现出良好的延性破坏特征;混凝土梁底加固厚度能在一定程度上提高构件抗弯承载力,但效果不明显,其提高程度小于加固截面自重的增长;低持荷水平对加固梁抗弯承载力退化影响不大,甚至略有提高,但高持荷水平会引起加固梁抗弯承载力在一定程度退化,持荷水平对加固梁抗弯刚度的影响依赖于其引起的梁表面裂缝张合情况,裂缝闭合时,一定的持荷对于加固梁的抗弯刚度具有促进作用,但高持荷加固梁表面存在开口裂缝时会引起其抗弯刚度退化;对于适筋加固梁,基于平截面假定和塑性极限方法,忽略二次受力的影响,直接按受拉钢筋屈服对加固梁抗弯承载力计算具有较高的精度。     

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.     

超高性能混凝土-混凝土组合简支梁弯曲性能试验

进行了3根超高性能混凝土(UHPC)位于受拉区的超高性能混凝土-混凝土组合梁(UHPC-NC组合梁)和1根普通钢筋混凝土梁的弯曲性能试验。对UHPC-NC组合梁的受力过程、跨中截面应变分布、裂缝开展模式和破坏形态等进行了研究分析。试验结果表明,UHPC-NC组合梁在加载过程中基本符合平截面假定,并且在UHPC层中配置适量的纵向钢筋,能大幅度提高组合梁的抗弯承载力。同时,将钢筋和UHPC对试验梁极限承载力的贡献分为4个阶段(初始状态、阶段状态、极限状态和破坏状态)进行计算。最后,对组合梁受拉区UHPC层等效矩形应力系数k进行推导。结果表明,UHPC层对组合梁抗弯承载力的贡献效率随着配筋率的不同而不同。     

不对称型钢混凝土梁抗弯承载力

进行了不对称型钢混凝土梁抗弯承载力试验,通过两根试件的单调加载试验,确定了不对称型钢混凝土梁的抗弯承载力、破坏形态及截面应变特征等基本性能;建立了型钢混凝土梁有限元模型,有限元分析得到的构件抗弯承载力与试验结果吻合较好,验证了有限元分析模型的正确性.推导了不对称型钢混凝土梁抗弯承载力实用计算方法,计算结果与试验数据及有限元分析结果符合较好,为不对称型钢混凝土梁在实际工程中的应用提供了设计依据.     

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。     

充填式钢箱-砼组合梁抗弯性能试验研究

为研究部分充填式钢箱-砼组合梁正截面的抗弯性能,对2片全截面填充砼和1片部分截面填充砼的钢箱-混凝土组合梁在对称反向集中力作用下的受力性能进行试验。观察梁的破坏形态,得到荷载与挠度曲线、弯矩与曲率曲线。基于弹塑性理论推导组合梁极限抗弯承载力计算公式,计算值和试验值趋于一致。结果表明:充填式钢箱-砼组合梁比非充填组合梁极限抗弯承载力提高10%~21%,且具有良好的局部稳定性和较大的延性;部分充填式钢箱组合梁的极限强度略低于全截面充填式钢箱组合梁。在满足结构要求的前提下,部分充填砼钢箱梁实用价值更高。     

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.     

再生混凝土梁抗弯承载力的试验

对10根不同废弃骨料掺入量的再生混凝土梁进行了抗弯承载力试验,研究了再生混凝土梁正截面受力全过程和破坏形态.试验结果表明:再生混凝土梁与普通混凝土梁一样,正截面受弯破坏都需要经历弹性、开裂、屈服和破坏4个阶段;再生混凝土梁同样符合平截面假定.最后,根据GB50010-2002<混凝土结构设计规范>提出的普通混凝土梁的计算公式,验算了再生混凝土梁的极限承载力与普通混凝土梁极限承载力差别不大,可以用现行的公式计算.     

钢纤维掺量对R-UHPC梁受弯性能影响的研究

以钢纤维掺量为主要参数,进行了5根R-UHPC梁的受弯性能试验.分析了试验梁的荷载-挠度曲线、截面应变和破坏状态.试验结果表明:UHPC材料根据其极限拉应变与钢筋屈服应变的关系,可分为U0类、U1类和U2类.U0类UHPC受拉应力-应变曲线无硬化段,当材料出现开裂,UHPC就退出工作,其抗弯极限承载力不应考虑UHPC的抗拉贡献.U1类、U2类有硬化段,材料开裂后,UHPC并未退出工作,尤其是U2类的R-UHPC梁,UHPC拉应力对梁抗弯极限承载力贡献率大于20%,在计算时需要考虑这部分贡献.从纤维掺量对UHPC抗拉性能出发,推导了R-UHPC梁抗弯极限承载力的计算方法,其结果稳定,且与实测值吻合较好.     

活性粉末混凝土与普通混凝土叠合T梁静载抗弯性能研究

通过12片T形活性粉末混凝土(RPC)-普通混凝土(NC)叠合梁试件和1片NC整浇梁试件的静载试验,研究RPC受拉区高度、NC强度等级、受拉纵筋配筋率对组合梁抗弯静载力学性能的影响.结果表明:随RPC受拉区高度增加,叠合梁的受弯开裂形态从接合面处NC先裂转变为梁底RPC先裂,且开裂荷载增加,但最终受弯破坏形态与整浇梁一致;叠合梁抗弯承载力随纵筋配筋率的提高而增大;提高NC强度等级对叠合梁抗弯承载力有一定提高作用.提出叠合梁开裂弯矩的计算方法,计算结果与试验吻合良好.使用有限元软件OpenSEES对RPC-NC叠合梁正截面抗弯破坏全过程进行分析,并基于扩展有限元理论(XFEM)对OpenSEES进行二次开发,分析叠合梁受弯开裂裂纹扩展全过程,分析结果与试验吻合良好,为进一步分析RPC-NC叠合梁开裂行为提供了理论应用基础.     

BTRC和BRRC加固混凝土梁抗弯性能试验研究

为研究玄武岩筋增强混凝土(BRRC)和玄武岩纤维网增强混凝土(BTRC)加固钢筋混凝土梁的抗弯性能,对5根配筋相同的钢筋混凝土适筋梁进行了抗弯试验,包括1根未加固梁、2根采用不同面积的BRRC加固梁和2根采用不同面积的BTRC加固梁.分析了BRRC和BTRC加固层对钢筋混凝土适筋梁开裂荷载、屈服荷载、极限荷载、位移和破坏模式的影响.研究结果表明：BRRC和BTRC加固方法能有效提高试验梁的正截面抗弯承载力和刚度、控制裂缝发展;与BRRC加固梁相比,BTRC加固梁抗弯承载力略低,但裂缝分布更均匀,二次浇筑混凝土与纤维网能更好地共同受力,BTRC加固梁具有更好的延性和刚度.     

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.     

内嵌CFRP板条加固损伤预应力混凝土梁抗弯性能

为研究超载状态下内嵌CFRP板条加固损伤预应力钢筋混凝土梁的抗弯性能,对6根预应力钢筋混凝土梁进行了抗弯试验.研究了损伤加固梁的破坏形态、加固梁的承载能力和刚度,探讨了超载重复次数、超载幅值和负载加固对梁抗弯性能的影响.试验结果表明:与未加固梁相比,加固后梁的承载能力和抗弯刚度显著提高,极限承载力提高幅度在7%~15%之间;超载重复次数、超载幅值和负载加固对加固梁的极限承载力影响较小;超载幅值和负载加固影响加固梁的刚度;建立的承载力计算公式合理,与试验结果相符.     

火灾后钢筋混凝土连续梁力学性能的计算分析

为研究火灾后钢筋混凝土连续梁力学性能,对已有试验结果进行理论分析,并提出计算火灾后构件力学性能简化算法.试验设置1根受火梁及1根对比梁,依据ISO834标准升温曲线对受火梁开展升温试验,静置后,进行受火梁及对比梁常温静载试验.根据实际升温曲线,利用有限元软件对受火梁温度场进行计算,结合常温及火灾损伤后材料力学性能,分析出截面弯矩曲率关系,得出截面抗弯刚度,继而计算出受火连续梁及对比连续梁的弯矩及位移.结果表明:当截面受压区直接受火时,刚度及承载力都有较大降低,其中刚度下降更加显著,当截面受拉区直接受火时,刚度及承载力变化较小;受火梁与对比梁相比,梁弯矩明显更多地向加载点分配,最终导致梁出铰顺序不同,随着荷载增加,常温梁中支座先屈服,继而加载点截面屈服,而受火梁加载点截面先于中支座截面屈服.计算结果与试验结果吻合较好,同时对比分析了传统的计算连续梁的方法,表明其不适用于预测火灾后损伤的连续梁力学性能.     

内嵌CFRP板条加固超载损伤钢筋混凝土梁试验研究

为研究超载情况下内嵌CFRP板条加固损伤混凝土梁的抗弯性能,进行了5根钢筋混凝土梁的抗弯试验,模拟了超载损伤状态,研究了加固梁的破坏形态、承载能力和刚度,分析了超载重复次数和超载幅值对加固梁抗弯性能的影响.试验结果表明:内嵌CFRP板条加固损伤混凝土梁可以提高梁的承载能力,提高幅度在16%~27%.超载重复次数和超载幅值影响加固梁的屈服荷载、极限荷载和刚度,屈服荷载和极限荷载随着超载重复次数和超载幅值增加而降低,刚度随超载重复次数的增加而减小.建立了承载力计算公式,理论计算结果与试验结果吻合良好.     

AFRP筋混凝土梁受弯承载能力试验研究与理论分析

进行了7根配置芳纶纤维(AFRP)筋或钢绞线的有粘结简支梁受弯承载能力试验,分析了构件的开裂荷载与极限承载能力,考察了平截面假定及AFRP筋灌浆效果.试验研究与理论分析表明:有粘结AFRP筋梁的受载全过程可分为从加载到混凝土开裂,再到非预应力筋屈服,最终达到极限承载力这3个阶段;AFRP筋梁在破坏前的截面转角和变形很大,有明显预兆;AFRP筋梁在开裂前的力学性能与传统混凝土梁没有差别,但其第一类破坏形式(适筋破坏)的极限承载能力计算方法与传统混凝土梁不同.根据截面受力平衡条件和平截面假定推导了该破坏形式的承载力计算方法,且计算值与试验值吻合较好.     

TRC板增强钢筋混凝土梁的抗弯性能

基于短切钢纤维增强TRC板具有较强的抗拉性能,可用于提高钢筋混凝土梁的抗弯性能,通过四点弯曲试验研究TRC板增强混凝土梁的工作机理。将TRC板中碳纤维网格层数作为研究参数设计2种增强工况,并建立对比工况,每种工况有2根相同的构件。对各工况构件的荷载-应变关系、荷载-挠度关系、承载力、梁的延性、裂缝开展及破坏模式进行分析。采用平截面假定提出相应的抗弯承载力计算公式。研究结果表明:TRC板能有效提高梁的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载,梁的极限承载力可最大提高33%;TRC板增强钢筋混凝土梁的延性有一定下降;采用抗弯承载力计算公式所得承载力计算值与试验值较吻合。