体外预应力FRP筋加固混凝土单向板受弯性能及承载力计算方法

以FRP筋张拉应力和加固量为试验参数,制作了6块混凝土单向板,包括1块对比板和5块体外预应力玻璃纤维增强复合材料(GFRP)筋加固混凝土单向板,分析了体外预应力筋对混凝土单向板受力性能的影响.结果表明,体外预应力FRP筋对混凝土单向板开裂荷载、屈服荷载和极限荷载均有明显的提高.结合本文和已有文献的试验结果,分析了张拉控制应力、FRP筋加固量和加固长度、FRP筋有效高度对混凝土受弯构件性能的影响,提出了体外预应力FRP筋加固混凝土受弯构件承载力计算方法.该方法适用于体外预应力FRP筋加固混凝土梁和单向板受弯构件承载力的计算.     

超高性能混凝土混凝土组合梁抗剪承载力计算方法

基于极限平衡理论,并考虑尺寸效应,采用简化的混凝土破坏准则和超高性能混凝土(UHPC)层破坏理论得到了超高性能混凝土-混凝土(UHPC-NC)矩形截面组合梁斜截面抗剪承载能力计算方法.设计了相应的组合梁抗剪试验.试验数据与理论计算结果的对比分析表明,该计算方法既能准确计算组合梁的抗剪承载力,又能有效反映UHPC层、UHPC层内配筋、尺寸效应等各个参数对于UHPC-NC组合梁抗剪承载力的影响.试验结果反映出UHPC层可以大幅提高整体结构的抗剪承载力和延性.     

高应变强化超高性能混凝土T形梁抗弯承载力

为探究配筋高应变强化T形超高性能混凝土(UHPC)梁的抗弯承载力计算方法,对5根梁试件进行了三分点加荷纯弯试验,试件变化参数为配筋率和配筋强度.绘制了钢筋与高应变强化UHPC的荷载-挠度曲线,将T形梁破坏过程分成3个阶段:弹性阶段、裂缝发展阶段、持荷至破坏阶段.与普通混凝土梁不同的是,在高应变强化UHPC梁体达到极限承载力时,受拉区UHPC对抗弯承载力有贡献作用;同时,受压区UHPC应力-应变依然为线性关系.在考虑受拉区UHPC开裂后抗拉强度的基础上,提出了受拉区UHPC等效矩形应力系数,在平截面假定基础上推导出了配筋高应变强化T形UHPC梁抗弯承载力计算公式,并与国外提出的计算方法进行对比,分析各计算方法的准确性.结果表明,所提出方法的计算值与试验值有较高的吻合度,可为配筋高应变强化T形UHPC梁理论分析和设计提供参考.     

钢筋再生混凝土板的受力性能及承载力计算方法

为研究钢筋再生混凝土板的受力性能,在试验研究的基础上,通过ABAQUS有限元软件对试验试件进行模拟分析,证实了数值模拟的可行性。在此基础上,以再生粗骨料取代率、配筋率和板厚为变化参数,通过增设26个有限元模型进行系统性的模拟计算,并探讨了钢筋再生混凝土单向板承载能力的计算方法。研究结果表明:数值模拟结果符合工程实际要求;单向及双向板的极限承载力均随再生粗骨料取代率的增加而降低;配筋率的变化对单向板受力过程几乎无影响,而增大配筋率则对双向板极限承载力的提高将产生有利影响但影响不甚明显;增加板厚能显著提高两类板的承载能力、初始刚度及能量耗散能力。考虑再生粗骨料取代率的影响,对现行规范关于钢筋混凝土单向板承载力计算公式予以修正。     

超高性能混凝土配合比设计及其受拉性能

基于最大堆积密度理论,研究超高性能混凝土(UHPC)的配合比设计方法.采用修正的AndreasenAndersen法计算石英砂级配,通过密度试验确定水泥和硅灰的相对质量分数;根据单一变量试配试验确定砂胶质量比、水胶质量比和纤维体积分数,综合考虑抗压强度和工作性能2个因素确定最佳配合比.按最佳配合比制作立方体试件和轴心受拉试件,进行受压和单轴拉伸力学性能试验,研究UHPC受压和单轴受拉力学性能以及纤维体积分数对UHPC单轴受拉力学性能的影响.结果表明:按照最佳配合比制备的UHPC,其抗压强度为116.64~134.85MPa,抗拉强度为4.761~8.504MPa;随着纤维体积分数的增加,抗拉强度和韧性都大幅提高,试件也由脆性破坏转变为韧性破坏.研究成果可以为UHPC在国内的推广应用提供一定参考.     

超高性能混凝土梁抗剪承载力计算方法

分别采用极限平衡法、修正压力场理论和塑性理论对超高性能混凝土梁抗剪承载力进行分析.根据超高性能混凝土的力学特性,采用简化的Rankine破坏准则推导了极限平衡法求解超高性能混凝土梁抗剪承载力的相关公式;通过对修正压力场理论的相关方程进行修正,得到了适合计算超高性能混凝土梁抗剪承载力的相关方程;给出了用塑性理论求解超高性能混凝土梁抗剪承载力时塑性系数的取值方法.通过对9根试验梁和其他17根试验梁进行计算,结果表明:极限平衡法、修正压力场理论和塑性理论均能较好地预测超高性能混凝土梁的抗剪承载力,其中修正压力场理论计算结果比较保守,极限平衡法计算结果最接近实测值且变异系数最小.     

超高性能混凝土剪力墙抗剪承载力分析

对超高性能混凝土UHPC(Ultra-High Performance Concrete)剪力墙在单向水平荷载作用下的受力过程进行了非线性有限元分析.重点分析了轴压比、剪跨比、暗柱纵筋配筋率、暗柱箍筋配箍率、分布钢筋配筋率等因素对UHPC剪力墙抗剪承载力的影响.结果表明:UHPC混凝土剪力墙抗剪承载力高,延性较好,值得在工程领域应用.随着轴压比的增大,承载力先增大后减小,延性大幅下降,应该严格控制轴压比;随着剪跨比增大,破坏形态发生变化,承载力减小;随着暗柱纵筋配筋率的增大,承载力增大;暗柱箍筋体积配箍率及分布钢筋的增大对承载力的影响不很明显.     

不同构造形式绿色混凝土叠合板受弯性能试验

为推动绿色再生类材料在叠合楼板中的应用,将不同性能要求的钢纤维增强绿色混凝土材料应用于叠合板中,研究不同构造形式所组成的钢纤维绿色混凝土叠合板受弯性能差异.开展了6块钢纤维增强绿色混凝土叠合板和2块普通混凝土叠合板足尺试件的抗弯性能对比试验.得到了其破坏形态、荷载-跨中挠度曲线、荷载-跨中板底受力钢筋应变曲线及荷载-跨中板顶面混凝土压应变曲线等特征参数,对比分析了各试件的破坏机理、变形特征、裂缝分布规律.研究结果表明,钢纤维增强绿色混凝土叠合板与普通混凝土叠合板相比受弯破坏过程类似,均经历了弹性阶段、弹塑性阶段及破坏阶段,且裂缝、挠度发展均较为充分,未有突然断裂或沿叠合面出现水平裂缝等破坏现象,均具有较好的延性;同时,不同的预制底板构造形式对叠合楼板的受弯性能也有较大影响,其中配置钢筋桁架的叠合板,尤其是附肋钢筋桁架对叠合板的受力性能有较为显著的提高;开裂荷载及极限承载力计算应考虑构造形式及不同混凝土材料预制底板对所组成叠合板受弯性能的影响.     

四边简支FRP筋混凝土双向板受弯承载力分析

根据FRP筋混凝土双向板的弯曲破坏特征,引入FRP筋名义屈服强度和FRP筋有效截面面积的概念,对板中局部均布荷载作用下的FRP筋混凝土双向板的受弯承载力进行了塑性极限分析,提出了FRP筋混凝土双向板极限受弯承载力的理论计算公式.建议公式与试验结果符合较好,可为FRP筋混凝土双向板的设计应用提供必要的理论分析依据.     

新老桥间超高性能混凝土拼接接缝性能试验

依托上海市济阳路高架新老桥拼接项目进行了基于高应变强化超高性能混凝土(UHPC)材料的拼接缝试验.试验采用非对称加载,目的是模拟新老桥的不均匀沉降.试验结果表明,UHPC拼缝整个受力破坏的过程大致可以分为3个阶段:弹性阶段、裂缝发展阶段、持荷至破坏阶段.在UHPC板下缘首先出现裂缝,之后UHPC板侧面出现大量微小裂缝,裂缝均以微裂缝簇的方式呈现,裂缝宽度发展缓慢,且沿着板高向上发展.UHPC转角为1.2%时裂缝宽度仅为0.16 mm,具有出色的裂缝控制能力.最终,UHPC板底出现主裂缝,横向钢筋和门筋屈服,钢筋布置方式满足试件破坏形态要求,说明试件的配筋合理.结合有限元模型对试验进行模拟,吻合度较高.利用有限元进行参数分析,发现增加接缝自由长度和减小接缝厚度可以有效增强接缝弯曲性能.由于UHPC材料进行接缝施工具有方便、快捷、性能优越等优点,提出基于上下部构造不连接类型的接缝形式,并给出具体配筋方案.     

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.     

UHPC桥面板力学性能与承载力计算方法

为研究某超千米混合式组合梁斜拉桥超高性能混凝土（Ultra-High Performance Concrete, UHPC）桥面板的静力抗弯力学性能,本文设计制备了抗压强度大于160 MPa.弹性模量大于45 GPa的UHPC材料,并开展了两片足尺UHPC桥面板静载抗弯试验,桥面板长宽高为3.8 m×1.0 m×0.17 m.通过分析UHPC桥面板抗弯受力状态和破坏机理,提出了UHPC桥面板受力计算图式,建立了UHPC桥面板的开裂弯矩和考虑UHPC受拉软化段应力下降的承载力计算公式.结果表明：UHPC桥面板具有优异的抗弯力学性能,开裂弯矩均值达到77.4 kN·m,受拉纵筋屈服时的弯矩均值为237.1 kN·m,板件破坏模式以底部受拉纵筋屈服为主要特征;理论公式计算值与试验值吻合较好.研究工作为UHPC桥面板在千米级斜拉桥主梁中的应用提供了理论分析和试验依据.     

UHPC键齿+螺栓连接接缝梁抗弯性能试验研究

为了研究预制UHPC键齿+螺栓连接接缝梁的抗弯性能,进行了6根UHPC键齿+螺栓连接接缝梁(简称接缝梁)和2根UHPC整体梁的弯曲试验,探讨梁底配筋、接缝设置钢垫板及涂抹环氧树脂胶等因素对UHPC接缝梁的破坏形式、抗弯承载力、跨中挠度、连接钢板上下缘应变和接缝相对纵向位移的影响;采用有限元软件ANSYS分析了长期压应力作用下UHPC徐变对螺栓预紧力的影响.试验及分析结果表明:UHPC接缝梁在梁底配筋不同的情况下存在接缝梁刚度突变区梁体受弯破坏和键齿楔形破坏引起的接缝破坏2种破坏模式,接缝表面涂抹环氧树脂胶对接缝梁的抗弯性能影响小,接缝两侧设置钢垫板可提高接缝的抗弯承载力,减小接缝梁的跨中挠度和接缝的上、下缘相对纵向位移,且对连接钢板的受弯变形也有一定的改善作用.长期压应力作用引起的UHPC徐变会导致螺栓预紧力下降,下降幅度可达24.7%.     

钢-薄层UHPC轻型组合桥面结构抗弯疲劳及剩余承载力试验研究

为探明栓钉间距对钢-UHPC轻型组合桥面结构受力性能的影响规律,完成了3个钢-UHPC组合梁试件变幅疲劳试验,主要试验变量为栓钉间距（100 mm、150 mm、300 mm）.在疲劳试验中,重点考察了栓钉间距对轻型组合桥面结构疲劳性能的影响,并关注了栓钉焊趾处钢面板受拉-短栓钉受剪耦合作用下的疲劳性能;而在疲劳后的剩余承载力试验中,探明了栓钉间距对疲劳后UHPC裂缝发展规律及抗弯承载力的影响.疲劳试验结果表明,当栓钉间距为300 mm时,单位荷载下的钢-UHPC界面滑移明显高于其他两个试件,但在疲劳加载过程中,界面滑移增长并不明显;对于U肋受压区底板应变,当栓钉间距为100 mm和150 mm时,整个疲劳试验过程无明显变化,而当栓钉间距为300 mm时,应变呈现微小的增大趋势;为分析试件中栓钉根部的钢面板拉-剪耦合疲劳受力状态,基于《公路钢混组合桥梁设计与施工规范》（JTG/T D64-01—2015）中的计算方法进行了分析,结果表明,该方法能够获得偏保守的计算结果.此外,疲劳后的剩余承载力试验表明,栓钉间距越小,试件的塑性变形能力越强,截面的抗弯承载力相应提高.分别按弹塑性理论和塑性理论计算了试件的剩余承载力,发现试件虽然经历了疲劳加载,但测承载力仍大于计算承载力,且基于塑性理论的计算结果更接近实测结果.     

FRP钢骨混凝土梁正截面抗弯承载力计算

为了进一步研究纤维增强复合材料(fiber reinforced polymer,FRP)加固后钢骨混凝土(SRC)梁的破坏机理、受力性能问题,在以往FRP加固钢筋混凝土(RC)梁力学性能理论分析结果的基础上,对FRP加固钢骨混凝土梁的力学性能进行分析.将未达到极限应力状态的非线性混凝土应力图转化成了等效矩形应力图,从而给出等效矩形应力图计算系数m,n.根据不同的破坏形态,推导了FRP加固钢骨混凝土梁的正截面抗弯承载力相关方程,公式形式简单,概念明确,便于实际应用.根据不同的破坏模式提出了相对界限受压区高度和FRP的界限配置率.     

预制CFRP筋增强条加固素石板受弯性能有限元分析

为研究预制碳纤维增强复合材料(CFRP)筋增强条加固石板受弯承载力的影响机理,并基于理论提出加固石板的受弯承载力计算公式,采用有限元程序对预制CFRP筋增强条加固石板受弯性能进行非线性数值模拟.在验证有限元模型可靠性的基础上,进一步开展参数分析,研究CFRP筋直径及配筋率、增强条宽度及厚度对预制CFRP筋增强条加固石板受弯承载力的影响规律.模拟结果表明:加固石板的极限承载力随CFRP筋配筋率的增大而增大,对开裂荷载的影响较小;开裂荷载随增强条宽度及厚度的增大而增大,对极限承载力的影响较小;有限元模型能模拟构件的开裂及破坏形态,且提出的计算公式能预测构件的开裂弯矩和极限弯矩.     

楼板开角缝后框架梁端受弯承载力计算

按照《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)的要求,计算不考虑楼板内钢筋与考虑楼板钢筋的梁端受弯承载力,证明现浇楼板内钢筋对梁的承载力具有增大作用,通过采用楼板开角缝的方法,计算分析梁端受弯承载力的变化情况.计算结果表明,采取开角缝的措施之后,梁端受弯承载力降低17％,削弱了板内配筋对梁端受弯承载力的影响.     

浅论盖染抗弯承载力计算

将不同的盖梁跨径下计算出的公路桥梁盖梁的正截面抗弯承载力进行时比,通过总结出跨中截面配筋随着盖梁跨径的变化规律.为桥梁设计和施工提供一些参考.