CFRP-PCPs复合筋混凝土梁延性分析

为了研究CFRP-PCPs复合筋的延性,根据CFRP-PCPs复合筋混凝土梁中各组成材料的力学性能,推出了CFRP-PCPs复合筋混凝土梁曲率延性系数的计算方法。通过5根CFRP-PCPs复合筋混凝土梁在低周反复荷载作用下的抗弯试验得出曲率延性系数计算公式,曲率延性系数计算值和实测值比值的平均值为0.97,计算误差在5%以内,结果显示有良好的适用性。试件PB3的延性系数7.46大于试件PB4的5.97和试件PB6的延性系数7.34表明,张拉控制应力的提高和加大CFRP-PCPs复合筋的截面尺寸对CFRP-PCPs复合筋混凝土梁的延性性能有不利影响。     

CFRP-PCPs筋混凝土受弯构件的设计方法研究

CFRP-PCPs筋混凝土受弯构件作为一种新型混凝土结构,具有延缓裂缝开展,减少挠度以及裂缝宽度的优良特点。从造价方面考虑,为了获得其最简配筋量的计算方法,参考国内外有关文献,提出利用线性规划的相关知识,求出其相应可行域,得到最经济配筋面积的方法,并辅以算例说明。为了验证提出计算式的正确性,进行了7根CFRP-PCPs筋混凝土受弯构件的试验,试验破坏模式为适筋梁破坏,与设计相符合。此种设计方法对今后类似试验的构件设计起到参考作用。     

CFRP-PCPs复合筋混凝土连续梁承载力试验研究

随着碳纤维(CFRP)新型复合材料广泛的应用于房屋、桥梁、工业厂房、海洋平台等新建工程及加固维修工程中,国内外对CFRP筋混凝土的研究越来越多,大多数是对简支梁的研究,对CFRP筋连续梁的研究还比较少,但实际工程中大部分梁为连续梁。设计5根碳纤维预应力棱柱体(CFRP-PCPs)复合筋混凝土连续梁进行承载力试验研究,考虑弯矩重分布对连续梁跨中承载力的影响,提出了碳纤维预应力棱柱体复合筋混凝土连续梁极限承载力的理论建议公式。结果显示,理论计算值与试验结果吻合良好,为CFRP-PCPs复合筋混凝土连续梁在工程上的应用提供了较好的理论基础。     

基于挠度控制方法的BFRP筋混凝土梁抗弯设计

纤维增强塑料(FRP)筋混凝土梁的抗弯设计主要受正常使用极限状态的制约,因此在采用极限状态设计法对FRP筋混凝土梁进行抗弯设计时,其步骤应根据正常使用性能标准的要求对构件进行配筋设计,然后再按极限平衡理论进行强度验算。基于这一设计思路,采用对构件挠度进行控制的方法,根据应变协调条件和截面内力平衡条件,并结合对构件的荷载-挠度关系进行非线性全过程分析;提出了一种通过允许挠度确定最小配筋率的抗弯设计方法,并编写了相应的计算程序,设计了相应的图形用户界面(GUI)。采用该方法设计了2根玄武岩纤维增强塑料(BFRP)筋混凝土梁,对其在正常使用极限荷载下的挠度进行了有限元求解,并与非线性全过程分析和简化挠度公式的计算结果进行了比较。分析结果表明:得到的挠度值均小于允许挠度值,说明该方法具有较好的适用性;为满足正常使用条件下的挠度要求,应将BFRP筋混凝土梁设计为超筋梁,较高的配筋率可以明显减小BFRP筋混凝土梁的挠度,改善其变形性能。     

预应力筋局部锈蚀断裂混凝土梁抗弯性能试验研究

为了研究钢绞线腐蚀断裂对后张预应力混凝土梁受弯性能的影响,制作5片混凝土梁,在不同部位进行电化学快速腐蚀使钢绞线发生局部断裂,然后对其进行静载试验,研究钢绞线局部断裂对混凝土梁裂缝扩展、挠度变形、破坏模式和极限承载力的影响,进而探讨局部断裂的混凝土梁抗弯承载力计算分析方法和抗弯性能数值模拟方法。研究结果表明:预应力筋局部锈蚀断裂对开裂荷载影响较小,但导致构件裂缝分布发生改变,裂缝数量减小,裂缝高度不均匀性明显;构件的破坏形式由断筋局部损伤及对应区域的截面内力共同决定,若断口处弯矩较大,则很可能引起少筋破坏;反之,钢绞线断裂对破坏形式影响较小;钢绞线断裂引起混凝土梁刚度减小,其减小程度与钢绞线断裂的位置相关,钢绞线断裂在端部锚固区对梁的刚度影响很小,从锚固区到弯剪区到纯弯段,刚度减小依次增大;构件极限承载能力受钢绞线断裂位置影响,钢绞线断裂位置越靠近跨中,其抗弯承载力减小越明显。     

部分预应力CFRP筋混凝土梁疲劳设计研究

基于ANSYS的二次开发技术实现了部分预应力碳纤维塑料(Carbon Fiber-reinforced Polymer/Plastic,简称CFRP)筋混凝土梁的疲劳全过程分析方法.在本课题组完成的4根梁的300万次疲劳试验的基础上,完成了13根梁试件的疲劳有限元参数分析,研究了混凝土强度、预应力度以及非预应力筋应力幅等参数对部分预应力CFRP筋混凝土梁疲劳性能的影响.基于试验研究以及有限元参数分析结果,提出了部分预应力CFRP筋混凝土梁的疲劳设计建议.     

纤维增强塑料筋混凝土梁抗弯设计数值分析

为预测纤维增强塑料筋(FRP筋)混凝土梁在受弯工作过程中弯矩和挠度的发展情况,从而为FRP筋混凝土梁的抗弯设计提供依据,采用对构件正截面进行分层的方法,根据极限强度理论、应变协调条件和内力平衡条件,对构件的弯矩-曲率关系和荷载-挠度关系进行了数值计算,并编写计算代码,设计图形用户界面(GUI)。理论计算结果与试验结果的比较说明,采用极限强度理论可以较好地预测FRP筋混凝土梁的极限弯矩,对于FRP筋混凝土梁短期挠度的计算,ACI模型的计算结果过小,Faza&GangaRao模型可以较好地预测构件在正常使用极限状态下的短期挠度,所采用的数值计算方法则可以较好地预测构件在短期荷载作用下的极限挠度。各种挠度计算方法之间的对比表明,所采用的数值计算方法更加适合于FRP筋混凝土梁短期挠度的求解。     

FRP筋混凝土梁受力性能

依据两组共7根FRP筋混凝土梁在两点竖向加载的试验结果,对FRP筋混凝土梁的受力过程、承载力、挠度和裂缝宽度等进行分析。比较不同类型FRP筋的受力特点和破坏机理,总结出FRP筋混凝土梁的相关设计建议。     

低速冲击下纤维增强复合筋混凝土梁的动态响应

为了研究纤维增强复合筋(FRP筋)混凝土梁的动态响应特性,通过落锤冲击试验探讨了无箍筋FRP筋混凝土梁在不同冲击速度、纵向配筋和剪跨比下的破坏过程,以及能量转换与耗散问题。结果表明,FRP筋梁构件的破坏过程可分为4个阶段:冲击响应阶段、损伤起裂阶段、裂缝发展阶段和回弹阶段;在假定FRP筋混凝土梁在落锤冲击下的位移分布形式为正弦分布的基础上,利用虚功原理得到了广义惯性力的计算公式。通过对冲击力时程曲线与惯性力、支反力两者之和的时程曲线进行比较分析,验证了RC梁惯性力计算公式用于FRP筋混凝土梁的计算依然能够保证其精度。该研究对于FRP筋混凝土梁在冲击荷载下的破坏分析及设计具有参考意义。     

局部张拉预应力筋加固混凝土超静定梁的内力计算

针对局部张拉预应力筋加固混凝土超静定梁内力,采用结构力学方法进行了计算分析.首先讨论了不等跨连续梁在不同部位张拉预应力筋时的内力计算,得出了加固结构不同截面时超静定梁内支座产生的主、次弯矩及综合弯矩的计算表达式.在此基础上,分析了等跨连续梁的内力计算,根据叠加原理,即可得到超静定梁多个截面同时加固时的总弯矩.论文还分析了预应力筋位置对加固连续梁内力的影响.所得出的结果可作为局部张拉预应力筋加固混凝土等跨及不等跨连续梁内力计算的依据.     

配箍筋缺口梁的抗剪承载力

通过５根缺口梁的抗剪试验，分析配箍筋缺口梁的受力状况，探讨缺口梁的配筋原理，并建立抗剪极限承载力计算公式．可供工程设计和制定砼设计规范时参考．     

BFRP筋纤维混凝土梁抗弯试验

针对传统BFRP筋梁挠度、裂缝较大的特点,提出在BFRP筋梁中掺入短切玄武岩纤维,并完成了3种纤维体积掺量和3种配筋率下的BFRP筋纤维混凝土梁的抗弯试验。在BFRP筋梁中掺入短切玄武岩纤维,可提高梁的开裂荷载,当纤维体积掺量为0.4%时,其开裂荷载提高了60%;掺入短切玄武岩纤维对梁的极限承载力影响不大,极限承载力只随配筋率的增大而增大;掺入短切玄武岩纤维不能有效改善BFRP筋梁的挠度。     

FRP筋混凝土梁非线性全过程分析

根据FRP筋混凝土梁的受力性能,以数值积分方法为基础,考虑材料的特性,编制计算程序,给出其弯距与曲率、荷载与变形的关系曲线,并与算例中的试验结果相对比,且二者吻合良好;探讨两曲线在不同受力阶段的特征,并将其分为截面开裂前和截面开裂后两阶段;分析配筋率和混凝土强度对截面弯距-曲率关系曲线的影响.研究表明,在截面开裂前,配筋率对弯距-曲率的影响很小;在截面开裂后,其影响较大,随着配筋率的增加,曲线斜率越大,截面刚度越大,梁的抗弯承载力越大;混凝土强度越高,截面的开裂弯距和极限弯距越大.     

FRP筋混凝土梁的抗剪承载力

利用《纤维增强复合材料建设工程应用技术规范》(GB 50608—2010)建议的纤维增强复合(fiber-reinforced polymer,FRP)筋混凝土梁受剪承载力计算公式,分析了收集到的171根FRP筋试验梁(包括无箍筋梁和配FRP箍筋梁)的抗剪承载力.对比了各梁抗剪承载力的计算值与试验值发现,《规范》推荐的方法过于保守.为此,采用灰度关联法分析了影响FRP筋试验梁受剪承载力的主要因素.结果表明,截面有效高度对受剪承载力影响最大,其次分别为纵筋配筋率、混凝土抗压强度和剪跨比.据此分析了《规范》公式存在对截面有效高度估计不足、未考虑剪跨比影响等缺陷,并在此基础上对《规范》公式进行了相应修正.利用上述171根梁的试验数据验证了修正后的抗剪承载力计算公式的合理性.结果表明:对于无箍筋梁,修正前后试验值与理论值之比的均值由4.78变为1.49;而配FRP箍筋梁的均值则由2.18变为1.40.     

复合内嵌碳纤维筋和预应力螺旋肋钢筋加固混凝土梁试验

对高强度的螺旋肋钢筋施加预应力,将螺旋肋钢筋和非预应力的碳纤维筋用不同的组合方式嵌入混凝土梁受拉区混凝土保护层中进行弯曲试验。结果表明:内嵌2根螺旋肋钢筋和1根碳纤维筋(BF1P2梁)或内嵌1根螺旋肋钢筋和2根碳纤维筋(BF2P1梁),且对螺旋肋钢筋施加的预应力水平分别为其极限强度的30%,45%和60%,加固混凝土梁的极限承载能力、刚度及抗裂性能均有显著改善。与对比梁相比,BF1P2梁的开裂荷载提高了86.70%~133.33%,屈服荷载提高了32.25%~72.04%,极限荷载提高了72.73%~90.00%;BF2P1梁的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载则分别提高了50.00%~133.33%,50.54%~136.56%和72.20%~173.60%;BF2P1梁的加固效果优于BF1P2梁,且对螺旋肋钢筋施加预应力的水平为45%时,混凝土梁的加固效果最佳。     

单筋梁的经济设计法

通过单筋梁传统设计与优化设计的分析,吸取两者优点,建立单筋梁经济设计法.     

FRP筋预应力混凝土梁抗弯性能研究进展

FRP筋预应力混凝土结构已成为国内外工程领域研究的重点，文章分别介绍了国内外体内有粘结、体内无粘结和体外无粘结FRP筋预应力混凝土梁抗弯性能研究的主要成果，并对今后拟开展的研究工作提出了建议。     

体外预应力FRP筋混凝土梁承载力计算

纤维增强塑料(FRP)作为一种新型高性能的结构材料,具有轻质、高强和抗腐蚀等特点,在土木工程中是一种具有发展前景的新型预应力筋用材。采用应变折减的方法推导了体外预应力FRP筋混凝土梁承载力的计算方法,并将计算结果与试验数据进行了对比。研究结果表明本文推导的计算方法可以作为体外预应力FRP筋混凝土梁承载力的计算公式。     

装配式预应力高强箍筋混凝土框架结构强柱弱梁设计

为设计满足“强柱弱梁”标准的装配式预应力高强箍筋混凝土框架结构,以5层装配式预应力高强箍筋混凝土框架结构为例,设计此结构梁跨度,依次是3 m、5 m、7 m,轴压比依次是0.7、0.8、0.9,极限弯矩比依次是0.9、1.1、1.3.在OpenSees平台上通过Push-over分析方法,绘制多种条件下结构的荷载-顶点位移变化、塑性铰变化,以此分析所设计装配式预应力高强箍筋混凝土框架结构,是否符合强柱弱梁的设计标准.分析结果显示：梁跨度是3 m、轴压比与极限弯矩比是0.7、0.9时,装配式预应力高强箍筋混凝土框架结构的荷载-顶点位移变化最为稳定,此时塑性铰主要分布于梁端而非柱端,满足强柱弱梁设计标准.     

高强箍筋混凝土梁的受剪性能

为了研究以500MPa钢筋为箍筋的混凝土梁在集中荷载和均布荷载下的受剪性能,对12根混凝土梁进行了试验研究,分析了高强箍筋混凝土梁的斜截面受剪承载力及其在使用阶段的斜裂缝宽度.研究结果表明:此类构件的受力特征与普通钢筋混凝土受剪构件的相同,其斜截面受剪承载力仍可按GB 50010-2002公式进行计算;与国外规范相比,我国受剪承载力设计公式可靠度在国际上尚处于较低水平,但仍是偏于安全的;受剪梁斜裂缝通过处的箍筋应力能够达到屈服,为了保证正常使用阶段斜裂缝宽度满足限值要求,箍筋屈服强度的设计值不宜超过360MPa.