钢筋混凝土构件裂缝宽度分析的应力图形和计算模式

根据近代试验研究成果，本文建议了计算裂缝宽度所取用的钢筋应力分布、混凝土应力分布以及钢筋与混凝土的粘结应力分布的简化图形。在此基础上，推导了简单、实用的钢筋混凝土构件裂缝宽度的理论计算模式。     

普通/钢纤维混凝土混合配筋梁裂缝和挠度计算分析

为了研究玻璃纤维增强复合材料(GFRP)筋与普通钢筋混合配筋混凝土梁(以下简称“混合配筋梁”)的受弯性能,选取普通混凝土和钢纤维混凝土,设计制作8根混合配筋梁和5根纯钢筋/GFRP筋梁。通过受弯试验,重点探讨普通/钢纤维混凝土混合配筋梁的平均裂缝间距、短期最大裂缝宽度和跨中挠度等的变化。同时,基于混合配筋梁的相关计算理论,考虑钢纤维特性和受拉区混凝土抗拉强度,给出适用于普通/钢纤维混凝土混合配筋梁的平均裂缝间距、短期最大裂缝宽度以及跨中挠度的建议计算公式。结果表明：在相同条件下,混合配筋梁的裂缝宽度和挠度发展速度稍快于普通钢筋梁,但明显慢于纯GFRP筋梁;采用钢纤维混凝土可显著抑制裂缝发展并且提高梁的刚度;建议的混合配筋梁的平均裂缝间距、短期最大裂缝宽度以及跨中挠度的预测值与实测值吻合较好。     

临海滩涂环境下混凝土中氯离子侵蚀破坏试验研究

混凝土的材料组成、工作环境等因素对其耐久性有很大的影响。通过对不同配合比、不同保护层厚度长期暴露于临海滩涂环境的钢筋混凝土试件表面裂缝规律、钢筋锈蚀程度、力学性能等方面的试验研究,表明:直接暴露于临海环境中的钢筋锈蚀最为严重;钢筋锈蚀越明显,其强度下降趋势越显著,锈蚀率越大,延性越低;混凝土保护层的厚度、裂缝宽度跟钢筋锈蚀之间是相互影响的,保护层厚度越小,裂缝宽度越大,钢筋锈蚀率越高,当裂缝宽度为小于或等于0.2mm的细微裂缝时,钢筋锈蚀率≤2%,当裂缝宽度0.5 mm时,钢筋锈蚀率与裂缝之间可能存在线性正向关系。     

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.     

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.     

保护层厚度及配筋参数对混凝土裂缝宽度的影响研究

混凝土保护层厚度和配筋参数是影响钢筋混凝土构件裂缝宽度的两个主要因素.本文通过设计配筋混凝土单轴拉伸试验,探究配筋混凝土的开裂过程,重点研究保护层厚度和配筋参数对配筋混凝土试件的裂缝宽度、裂缝间距的影响.试验结果分析表明,裂缝宽度随着钢筋应力的增大而增大;保护层厚度、配筋参数均为平均裂缝间距和平均裂缝宽度的主要影响因素...     

锈蚀钢筋混凝土梁的裂缝研究

钢筋锈蚀是在当今世界引起混凝土结构耐久性损伤或破坏的首要因素,研究发现锈蚀钢筋混凝土构件粘结性能的退化对其裂缝特征有着显著的影响,随着粘结强度的降低,钢筋混凝土构件的裂缝宽度和平均裂缝间距都会增大。本文从钢筋锈蚀对混凝土构件的裂缝的影响出发,介绍了锈蚀钢筋混凝土梁的裂缝特征、形成原因以及现有的计算方法。     

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.     

铁路混凝土箱梁钢筋锈蚀后其挠度和 裂缝宽度取值研究

为了研究钢筋锈蚀下混凝土箱梁挠度和裂缝宽度的变化,基于梁截面平衡和变形协调,引入锈蚀钢筋混凝土梁非线性本构关系,建立了箱梁受弯挠度和裂缝宽度解析表达式。针对铁路简支箱梁算例,研究了混凝土性能退化和钢筋锈蚀对梁挠度和裂缝宽度的影响;并和铁路桥梁规范中挠度和裂缝宽度的规范值进行了对比分析。结果表明:混凝土性能的退化对梁挠度和裂缝宽度影响很小;锈蚀钢筋力学性能的退化和锈蚀黏结滑移对挠度和裂缝宽度具有较大影响。当锈蚀率小于1.5%时,挠度和裂缝宽度均小幅减小;当锈蚀率超过1.5%后,挠度和裂缝宽度随着锈蚀率的增加开始增大。针对规范中挠度和裂缝宽度公式,提出了锈蚀黏结滑移修正系数,修正后的规范值与解析解吻合良好。     

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．     

铁路混凝土箱梁钢筋锈蚀后其挠度和裂缝宽度取值

为了研究钢筋锈蚀下混凝土箱梁挠度和裂缝宽度的变化,基于梁截面平衡和变形协调,引入锈蚀钢筋混凝土梁非线性本构关系,建立了箱梁受弯挠度和裂缝宽度解析表达式。针对铁路简支箱梁算例,研究了混凝土性能退化和钢筋锈蚀对梁挠度和裂缝宽度的影响;并和铁路桥梁规范中挠度和裂缝宽度的规范值进行了对比分析。结果表明:混凝土性能的退化对梁挠度和裂缝宽度影响很小;锈蚀钢筋力学性能的退化和锈蚀黏结滑移对挠度和裂缝宽度具有较大影响。当锈蚀率小于1.5%时,挠度和裂缝宽度均小幅减小;当锈蚀率超过1.5%后,挠度和裂缝宽度随着锈蚀率的增加开始增大。针对规范中挠度和裂缝宽度公式,提出了锈蚀黏结滑移修正系数,修正后的规范值与解析解吻合良好。     

基于可靠度的连续配筋混凝土路面配筋率设计方法

采用裂缝实际调查和影响因素数值分析,研究基于可靠度的CRCP配筋率设计方法.通过实际调查CRCP路面裂缝间距与宽度分布情况,认为裂缝间距的分布符合对数正态分布模型,裂缝宽度的分布符合正态分布模型;分析了钢筋直径、配筋率、混凝土极限拉应力及钢筋与混凝土之间的黏结应力对裂缝间距和裂缝宽度的影响规律;通过CRCP路面失效概率分析,认为裂缝间距与裂缝宽度的可靠度主要与设计裂缝间距及参数的变异水平有关.给出了CRCP的横向裂缝最佳间距值,得出基于可靠度的连续配筋混凝土路面配筋率设计法.     

部分充填式钢箱-混凝土组合梁裂缝特征试验

为研究部分充填式钢箱-混凝土组合梁在负弯矩作用下混凝土的开裂特征,进行了2根反向加载的简支梁的静载试验。试验结果表明:组合梁混凝土板中的裂缝分布特征与配筋率有关,混凝土在荷载较低时就发生开裂,且裂缝间距与横向钢筋间距有一定的关系;当配筋率较小时混凝土开裂导致其邻近的钢筋应变立刻增加且裂缝分布相对稀疏;随着荷载的逐渐增加,纵向钢筋开始屈服,裂缝迅速发展,裂缝宽度逐渐加宽,增长较快;此外,剪力钉间距、部分填充混凝土的密实度、栓钉数量及布置方式也是影响部分充填式钢箱-混凝土板裂缝宽度的重要因素。     

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.     

高强箍筋混凝土梁斜裂缝宽度试验研究

对20根配有500 MPa钢筋作为抗剪箍筋的混凝土梁进行试验,分析加载方式、混凝土强度、截面形式以及配箍率对混凝土梁斜裂缝宽度的影响.在试验的基础上,建立合理的计算模型,推导钢筋混凝土梁斜裂缝宽度的计算公式.研究结果表明,采用建议的计算公式可以定量计算钢筋混凝土梁受剪斜裂缝宽度,计算结果满足工程应用精度要求.     

连续配筋混凝土路面早期横向开裂分析

结合高速公路连续配筋混凝土路面试验路的调查结果,分析了连续筋混凝土路面早期横向开裂的影响因素。结果表明,混凝土的温缩和干缩作用受到钢筋和地基的约束是造成开裂的主要原因。从而为了解高速公路连续配筋混凝土路面的裂缝成因及合理控制裂缝间距,其中为裂缝宽度和钢筋应力的研究提供了参考依据。     

钢筋混凝土保护层锈胀裂缝宽度研究Ⅰ

锈胀裂缝宽度是混凝土结构设计和耐久性评估的重要参数,基于裂缝开口部位的变形协调与混凝土的锈胀效应等特性,将裂缝宽度区分为几何位移与应力位移两部分,构建了裂缝宽度预测模型,且讨论了δ及η系数取值。为了探究不同因子对锈胀裂缝宽度的影响规律,分别进行了影响因子分析,结果表明：锈蚀产物膨胀率对锈胀裂缝的影响非常大;钢筋直径及保护层厚度对裂缝扩展宽度的影响非常小;而混凝土弹性模量的影响可近似取为零。     

受力筋搭接钢筋混凝土梁受弯性能试验研究

为研究钢筋搭接接头对钢筋混凝土梁受弯性能的影响,验证现有钢筋搭接长度修正系数是否能满足《混凝土结构设计规范》（GB?50010—2010）的正常使用极限状态限值要求,以钢筋搭接长度和搭接百分率为变量,完成了16根两点集中荷载作用下受力钢筋搭接钢筋混凝土简支梁受弯性能试验. 对试件的裂缝发展、裂缝宽度、裂缝间距、破坏形态、受弯承载力和跨中挠度等进行了观测. 试验结果表明：搭接百分率及钢筋搭接长度对试验梁的承载能力及变形有较大影响,钢筋搭接长度较大的梁试件均能满足承载能力要求;在使用阶段荷载下,试验梁的跨中挠度均满足限值要求,但钢筋搭接长度较小的梁裂缝宽度不满足限值要求. 基于试验数据并考虑搭接百分率及钢筋搭接长度两个参数,给出了钢筋搭接梁最大裂缝宽度与钢筋无搭接梁最大裂缝宽度的关系,并提出了钢筋搭接长度修正系数的建议值,以此为基础对我国混凝土结构设计规范及美国ACI 318规范的合理性进行了探讨.     

钢筋混凝土粘结应力和局部滑移相互关系的 分方程及“悬臂虚梁”法的研究

本文对基本条件进行了分析,导得了粘结应力-局部滑移相互关系的二阶微分方程和六个边界条件,这些方程即为探索粘结状态内在规律的基本方程,但按目前的研究途径求解是很困难的.根据数学关系的相似性,文中提出了虚设的悬臂梁分析模型,则任一点局部滑移、裂缝宽度、钢筋与混凝土的应变差、相邻裂缝间的钢筋总伸长与混凝土总伸长、钢筋平均应变、钢筋应变不均匀系数以及粘结状态钢筋的刚度等重要变量的表达式均可以简便地导得.建议的方法可用于裂缝、变形、粘结性能和有限元法的分析.     

混凝土结构中的裂缝控制分析

由于混凝土工程在现代建筑中的广泛应用，其耐久性能越来越成为建筑工程界广泛关注的焦点，而混凝土结构耐久性能主要是由混凝土结构中的裂缝的宽度和构件变形的大小所控制，因此作者在本文中主要从工程实用角度介绍对混凝土宏观强度及结构物的耐久性和适用性有害的宏观裂缝问题，裂缝对钢筋腐蚀的影响和保证混凝土耐久性能的措施，以及荷载作用下的裂缝控制的计算方法。