冻融后预应力混凝土受弯构件最大裂缝宽度研究

试验研究了5根预应力钢筋混凝土受弯试件经历不同冻融次数后的力学性能. 通过对实验过程的分析及得到的荷载-挠度曲线,研究遭受冻融作用后预应力混凝土受弯构件使用阶段最大裂缝宽度随冻融次数的变化规律,参考规范法,将试验得到的最大裂缝宽度值与理论计算值进行对比,从而建立反映冻融影响的预应力混凝土受弯构件的最大裂缝宽度计算公式,在计算遭受冻融作用后的预应力混凝土受弯构件的最大裂缝宽度时,受力特征系数取1. 8更为合适. 这一结果为我国寒区的预应力混凝土结构的变形验算提供了参考.     

配置500 MPa钢筋的混凝土梁受弯性能试验

为了研究配置500MPa钢筋的混凝土梁的受弯性能，对9根矩形截面混凝土梁进行了试验研究．分析了采用500MPa钢筋的混凝土构件的正截面受弯承载力及使用阶段的裂缝宽度，同时对其中两组配有蒙皮钢筋的梁进行受弯承载力、变形及裂缝宽度的对比分析．试验结果表明，此类构件的受力性能与普通钢筋混凝土受弯构件相同，可按照《混凝土结构设计规范》计算受弯承载力及裂缝宽度，但应对裂缝宽度计算值进行适当修正．同时，蒙皮钢筋的配置能够有效地限制裂缝的发展，使得试验梁在正常使用阶段能够满足裂缝宽度限值要求．     

纤维增强复合材料筋混凝土受弯构件裂缝宽度计算

为评估和校准现行规范中纤维增强复合材料（fiber-reinforced polymer, FRP）筋混凝土受弯构件裂缝宽度计算公式,系统收集了国内外FRP筋混凝土（FRP-RC）受弯构件裂缝宽度试验数据。基于若干筛选原则,建立了包含111根FRP-RC受弯构件的数据库。通过对比最大裂缝宽度试验值和计算值,评估了国内外3部常用规范的适用性。结果表明,规范GB 50608—2010严重低估了裂缝宽度,尤其低估了GFRP-RC和BFRP-RC构件的裂缝宽度;相比之下,规范CJJ/T 280—2018能较准确地预测裂缝宽度,而规范ACI 440.1R-15高估了裂缝宽度。基于该数据库,通过引入弹性模量比E_f / E_s修正了规范GB 50608—2010中的裂缝间纵向受拉筋应变不均匀系数ψ,并分别校准了3部设计规范中的FRP筋表面形态黏结特性系数。     

影响混凝土构件可靠度的因素及相关性分析

基于可靠度与随机变量的极值理论,结合混凝土结构设计规范的要求,建立了混凝土受弯构件正常使用情况下裂缝宽度和挠度的极限状态方程;根据工程设计实际情况确立了影响可靠度指标的相关独立变量;采用自行编制的Matlab程序,对受弯构件正常使用情况下裂缝宽度和挠度的可靠度指标及其影响因素敏感性进行了计算与分析.结果表明,计算模式的不确定性系数和混凝土强度对可靠度的影响显著,同一构件挠度的计算可靠度指标比最大裂缝宽度的计算可靠度指标高.     

煤矸石砼构件的裂缝控制

对煤矸石砼受弯构件正、斜截面，部分预应力受弯构件正截面、受拉构件在使用荷载下的裂缝开展规律进行讨论，对裂缝宽度计算和控制提出建议     

无黏结预应力混凝土梁短期裂缝试验

通过八根无黏结预应力混凝土梁和两根普通混凝土梁的短期裂缝试验,研究了配置HRBF500钢筋的无黏结预应力混凝土梁的裂缝间距和宽度,并对"混凝土结构设计规范GB50010—2010";裂缝计算公式的适用性进行了评析.研究表明:规范GB50010的裂缝计算模式对配HRBF500钢筋的无黏结预应力混凝土梁仍适用,但按规范GB50010计算的平均裂缝宽度和最大裂缝宽度总体上比试验值偏大,计算值与试验值之比平均分别为1.333和1.403.根据试验结果,建议将裂缝间混凝土伸长对裂缝宽度的影响系数αc和短期裂缝宽度扩大系数τs调整为0.58和1.54,调整后的计算值与试验值符合较好.     

三类混凝土受弯构件短期刚度通用公式

本文以双直线的弯矩-挠度曲线关系为基本计算模式,运用全过程非线性分析方法,利用计算机对有粘结、无粘结部分预应力与非预应力混凝土受弯构件进行大量的模拟计算,然后对模拟计算结果进行理论分析和数学回归分析来确定构件开裂后的平均刚度与各影响因素之间的量值关系,从而推导出适合上述三类混凝土受弯构件短期刚度的通用计算公式.对276根三类混凝土受弯试件的挠度计算结果表明,计算挠度值与试验实测挠度值吻合.     

配置500 MPa钢筋的混凝土梁裂缝试验研究

为研究配置500 MPa纵向热轧带肋钢筋的混凝土梁的裂缝特征及评估相关规范裂缝计算公式的适用性,进行了22根钢筋混凝土梁受弯性能试验,得到22个平均裂缝间距和92组裂缝宽度数据,相应的钢筋应力范围在201~482MPa,这些试验数据可反映钢筋应力较高情况下受弯构件的裂缝开展特点.试验结果表明,按规范GB50010—2002公式计算的平均裂缝间距、平均裂缝宽度和最大裂缝宽度比试验值普遍偏大,二者之比的均值分别为1.127,1.557和1.535.根据试验结果,提出配置500 MPa带肋钢筋的混凝土梁的裂缝宽度计算公式修正建议,并给出梁侧面钢筋处和受拉边缘的平均裂缝宽度的换算关系式,建议公式的计算值和试验值符合较好.     

配置表层钢筋的混凝土梁裂缝宽度计算方法

为了研究配置表层钢筋的混凝土梁的开裂性能,对8根配置500 MPa钢筋的矩形混凝土梁进行了受弯性能试验.试验结果表明,在构件的混凝土保护层中配置表层钢筋能使平均裂缝问距减小30%～50%,使短期最大裂缝宽度减小29%～70%.根据试验结果,分析了表层钢筋对混凝土梁平均裂缝间距和平均裂缝宽度的影响规律,并在我国规范GB 50010-2002裂缝宽度计算模式的基础上,提出了考虑表层钢筋的短期最大裂缝宽度计算公式.根据所提出公式计算的结果能够较好地与试验结果吻合.     

型钢轻骨料混凝土梁正截面受弯裂缝实验

为有效控制型钢轻骨料混凝土构件的裂缝宽度,采用跨中集中荷载的加载方式,进行型钢轻骨料混凝土梁开裂实验,分析裂缝宽度与荷载的关系,利用最小二乘法,得到型钢轻骨料混凝土梁的正截面受弯最大裂缝宽度计算公式.验算结果表明,计算值与实测数据符合较好.采用该公式计算最大裂缝宽度是可行的.     

含裂纹高强钢丝的腐蚀损伤与拉伸性能研究

为了研究桥梁含裂纹拉索钢丝的腐蚀损伤机理和受拉力学特性,以含预置裂纹的腐蚀高强钢丝为研究对象,采用电弧线切割方法、中性盐雾腐蚀试验、拉伸试验、电镜试验和有限元分析,开展相关内容研究。提出了考虑中性盐雾腐蚀影响的含裂纹高强钢丝拉伸受力性能的评价方法。结果表明：刻痕的应力集中系数远大于正常腐蚀蚀坑的系数,钢丝力学性能的变化是由于初始裂纹进一步腐蚀而引起,特别在腐蚀初期,钢丝处于非常不利的阶段,其受拉性能较低。建立的初始裂纹钢丝有限元模型,能较好地描述中性盐雾腐蚀试验和静力拉伸试验得出的质量损失率、截面面积损失率及极限强度的关系。     

CFRP布加固混凝土梁的裂缝分析与计算

根据传统的钢筋混凝土裂缝宽度计算理论,对CFRP布加固混凝土梁的裂缝宽度计算方法进行了分析研究.提出了考虑CFRP布加固影响的正常使用阶段裂缝间距、钢筋应力和钢筋应力不均匀系数的计算公式,在此基础上按混凝土梁的裂缝宽度计算方法,给出了CFRP加固混凝土梁的裂缝宽度计算公式.计算与试验结果吻合较好,且与传统的钢筋混凝土梁的裂缝宽度计算公式统一,可作为实际工程应用参考.     

高强钢筋混凝土梁裂缝宽度的试验研究和分析

为了研究配置高强钢筋混凝土梁开裂后的使用性能,对14根配置500MPa钢筋的混凝土梁进行了受弯性能试验.给出了梁侧面裂缝宽度沿裂缝高度的分布规律;梁底面裂缝宽度沿梁宽变化规律;典型位置处平均裂缝宽度与弯矩关系等,并对裂缝宽度值进行了统计分析.由本次试验和其他相关试验的数据分析表明:在钢筋应力较高时产生的次生裂缝会明显抑制主裂缝的扩展速度;我国现行规范的裂缝宽度公式的计算值明显大于试验值,不适用于配置高强钢筋混凝土梁的情况.对钢筋高应力下的裂缝宽度主要影响因素进行了分析,并提出了配置高强钢筋混凝土梁裂缝宽度的2种计算模式.建议公式与试验结果吻合较好.     

含裂纹钢丝在应力腐蚀作用下的力学性能

为了研究含裂纹高强镀锌钢丝在应力腐蚀作用下的受拉力学性能，根据应力腐蚀试验、静力拉伸试验、电镜实验和有限元模拟的研究数据，建立了含裂纹高强钢丝的力学模型，给出了模型参数的计算方法，并对含裂纹钢丝的应力腐蚀机理和静力受拉性能进行了研究.结果表明，在静力拉伸破坏试验中，应力腐蚀下的含裂纹高强镀锌钢丝的决定性破坏因素是裂纹，刻痕的应力集中系数远大于正常腐蚀的蚀坑，钢丝力学性能的变化是由初始裂纹进一步腐蚀而引起的；当钢丝腐蚀较严重时，钢丝力学性能主要由裂纹及其底部蚀坑决定.     

大保护层钢筋混凝土受弯构件裂缝控制的试验研究

根据试验结果，建议了混凝土有效受拉面积的取值方法；分析了混凝土保护层厚度对钢筋混凝土梁抗裂度和裂缝宽度的影响规律，并提出了相应计算分析。用本文试验和其他单位的试验资料对建议公式作了验证。     

钢-混凝土连续结合梁的温度效应

在静定钢-混凝土结合梁温度响应的基础上,求出了单跨超静定结合梁的劲度系数和温度变化时的固端弯矩;根据力矩分配法,并考虑混凝土的受拉区开裂而不能承载的特点,分析了连续结合梁在温度作用下的响应.以京沪高速铁路三跨钢-混凝土连续结合梁为例,计算了在存在温度梯度、温差和骤然降温时的应力、挠度及剪力钉的受力情况.研究结果表明:当混凝土的温度变化大于钢梁的温度变化时,混凝土中的应力均为压应力,钢梁中的应力均为拉应力;当温度变化较大时,连续结合梁将产生不容忽视的应力;在计算连续结合梁的温度响应时若设钢和混凝土的线膨胀系数相等,则会产生较大的误差.     

缺口对转向架用SMA490BW钢的疲劳性能的影响

基于高速列车转向架在运行进程中常因承受各种交变载荷而导致疲劳断裂问题,针对CRH2高速列车转向架用SMA490BW钢试样进行拉伸试验,确保SMA490BW钢的力学性能符合标准要求下,对此种钢进行疲劳性能研究并通过扫描电镜进行断口分析。结果表明：与光滑试件(kt = 1)相比缺口试件(kt = 3),疲劳极限应力减小了61％,S-N曲线左侧的斜率更大;其缺口敏感系数为0.786;光滑试样的裂纹源为角部裂纹,缺口试样的裂纹源为表面裂纹。     

UHPC矮肋桥面板抗弯性能研究

为研究UHPC矮肋桥面板的抗弯性能并验证其在多跨大跨连续梁中的适用性,以滨州黄河大桥为背景,提出两种UHPC矮肋板方案（平均板厚分别为16.4 cm和14.3 cm）.首先建立实桥有限元模型,得到实际荷载作用下桥面板UHPC应力和栓钉剪力.接着,进行足尺抗弯试验,获得矮肋板从加载至破坏的过程中裂缝萌生与发展特征、荷载-位移曲线和应变分布规律等.试验表明,底部钢板的设置可以有效限制UHPC裂缝的发展,在钢板屈服前裂缝宽度呈线性发展;两种方案开裂应力分别为16.8 MPa和15.6 MPa,经过实桥有限元计算得到两种桥面板方案的纵向受力安全系数分别为2.2和1.5;钢板屈服后主裂缝迅速出现,最终桥面板纵肋受拉裂缝快速发展,顶面出现受压裂缝,认为试件破坏;然后,考虑UHPC材料受拉贡献,结合UHPC规范对结构抗弯承载能力进行验算,结果表明,当采用截面非线性方法并使用材料实际性能参数时,可以预测UHPC矮肋板的极限弯矩,计算值和试验值的比值分别为0.95和1.01.最终,对结构关键设计参数进行分析,结果表明,UHPC抗拉强度对极限弯矩的影响较小,增加钢板厚度是提高其极限弯矩的有效途径,窄而高的纵向加劲肋具有更高的受力效率.     

钢混凝土组合桥面板负弯矩区裂缝宽度计算

制作了5个组合桥面板试件并进行负弯矩加载试验,结果发现组合桥面板在混凝土开裂后截面内钢筋、钢板的应变不符合平截面假定,钢筋应变明显大于按照平截面假定求得的计算值.理论推导了组合桥面板混凝土开裂后截面钢筋应力的计算公式,并与试验结果对比,计算值与实测值吻合较好.对不同的混凝土裂缝宽度计算方法进行对比发现:采用本文推荐的钢筋应力公式,并使用公预规提出的混凝土裂缝宽度计算公式按照偏心受拉构件计算,得到的结果与实测值吻合较好.     

满足裂缝宽度要求配筋的直接计算法

依据现行《混凝土结构设计规范》最大裂缝计算公式及其验算条件，推导出相关公式，编程计算出满足裂缝宽度要求的有效受拉区最小配筋率，并汇编成表格供直接计算满足裂缝宽度要求的配筋时查用．