倒T形预应力预制构件叠合梁受弯性能试验研究

为了解倒T形预应力预制构件叠合梁的受弯性能及破坏特征,设计制作了2根叠合梁和1根整浇对比梁,分别进行静载试验,观测叠合梁和整浇梁的正截面开裂荷载、承载力极限荷载、挠度变形、裂缝开展、破坏特征等,并将叠合梁和整浇梁的受弯性能作了比较分析,配筋适当的预应力混凝土叠合梁与对比整浇梁的整体破坏特征基本相同.图8,表4,参4.     

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.     

活性粉末混凝土(RPC)预应力叠合梁受弯性能研究

为研究活性粉末混凝土(RPC)材料的结构性能,设计了三根活性粉末混凝土无粘结预应力叠合梁,对其受弯性能进行了研究,得到了关于截面应变分布、钢绞线应力增量、中点挠度等有效的试验数据以及试验梁的裂缝分布和破坏特征．试验结果表明,RPC叠合梁的截面应变符合平截面假定;裂缝分布仍然具有明显的纯无粘结预应力梁的裂缝分布特征;荷载-挠度曲线为两直线段形状,且有效预应力越大,试验梁延性越差,破坏时挠度越小,荷载-预应力增量曲线形状与荷载-挠度曲线形状相似,呈两直线段．文中还建立了试验梁的开裂弯矩和刚度计算公式,理论计算结果与试验结果吻合良好．     

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.     

钢-混凝土预制混合梁受弯性能试验研究

为研究两端固支边界条件下钢-混凝土预制混合梁(简称预制混合梁)的受弯性能,以钢梁长度、受弯承载力比和线刚度比为主要参数,进行了4个预制混合梁和1个普通预制混凝土梁试件的静力加载试验,研究了各试件的破坏模式、承载力、刚度、延性、挠度曲线和应变分布等.试验结果表明:所有试件均发生受弯破坏,其中预制混合梁的受弯破坏有两种模式,一是中部混凝土梁端和跨中截面形成塑性铰,二是梁端钢梁截面和跨中混凝土梁截面形成塑性铰.预制混合梁表现出良好的整体工作性能,连接节点在受力过程中始终保持较好的整体性.基于连接节点假定为刚性节点的应变分析结果与试验结果吻合较好,连接节点能有效传递钢梁和混凝土梁之间的应力,可视为刚性节点.钢梁长度、受弯承载力比和线刚度比的增加均可提高预制混合梁的承载力和延性,其中增加受弯承载力比的效果更显著.与普通预制混凝土梁相比,预制混合梁的初始刚度小,跨中挠度大,但其强屈比较普通预制混凝土梁提高约4%～15%,预制混合梁具有更好的屈服后弹塑性变形能力,有利于耗能.最后,基于虚功原理建立了两端固支边界条件下预制混合梁的极限荷载计算式,计算值与试验值比值的平均值为1.0,变异系数为0.04,计算值与试验值吻合较好.     

二次受力条件下增大截面加固梁的试验研究

通过试验研究了二次受力条件下增大受拉区截面加固的梁的力学性能,主要考虑了增大截面的高度和初始荷载两个主要影响因素,对比分析了梁的极限荷载、荷载-挠度曲线及钢筋的应变变化。研究结果表明：采用增大截面法加固可有效提高梁的极限承载力和刚度,其极限荷载受初始荷载等级的影响较小,其荷载-挠度曲线包括混凝土开裂、上下层纵向受拉钢筋先后屈服及梁的破坏四个阶段。最后,认为二次受力条件下增大截面加固梁在实际使用中应避免产生过大的变形。     

二次受力钢筋混凝土连续叠合梁的非线性分析

对钢筋混凝土连续叠合梁的截面受力性能进行非线性分析,得出叠合梁跨中截面的受力钢筋应力超前值比简支叠合梁的大,后浇混凝土受压应力滞后值比简支叠合梁的小,造成第1阶段的曲率、挠度增长过快,裂缝出现过早.利用有限元分析,发现连续叠合梁具有跨中截面弯矩超前,支座负钢筋应力滞后的特征,促使跨中和支座之间不断发生塑性内力重分布,从而提高了连续叠合梁的塑性变形能力、承载力、抗裂性.     

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.     

二次受力下钢筋RPC外包型钢梁的受弯性能

为探究新型材料对钢结构性能的增强效果,通过外包钢筋活性粉末混凝土（RPC）对受荷状态下的型钢梁进行加固并分析其受弯性能。通过二次受力下的抗弯试验,分析了钢筋RPC外包型钢梁的破坏过程和初始荷载、RPC强度、型钢强度对梁抗弯承载力的影响,并对试验结果进行了有限元模拟验证。结果表明：在不同参数影响下,外包钢筋RPC增强后的型钢梁与纯钢梁相比抗弯承载力提高17~2倍,破坏过程表现出良好的延性;受力过程中型钢与RPC界面未发生黏结破坏,两者能够共同工作;钢筋RPC外包型钢梁的极限承载力随初始荷载的增大而减小,随RPC强度和型钢强度增大而增大。根据试验结果,提出了二次受力下钢筋RPC外包型钢梁受弯承载力计算公式以及RPC强度折减公式,试验值、计算值和模拟值三者吻合良好。     

有腹筋预应力超高强混凝土梁受剪承载力试验研究

为揭示有腹筋预应力超高强混凝土梁受剪性能,通过11根预应力超高强混凝土梁和4根预应力普通混凝土梁受剪性能试验,对比分析了不同参数对试验梁的破坏形态、荷载-挠度曲线、承载能力和钢筋应变的影响.结果表明:预应力超高强混凝土梁的破坏形态与预应力普通混凝土梁相似,且预应力超高强混凝土梁具有更好的刚度、承载能力和剪切延性.增大剪跨比和箍筋间距均可降低极限承载力,另外,当预应力度大于0.34时,提高预应力度对极限承载力才有积极贡献.建立了有腹筋预应力超高强混凝土梁斜截面受剪承载力的计算公式,计算结果与试验结果吻合较好.此外,利用现行规范(GB 50010-2010)计算有腹筋预应力超高强混凝土梁受剪承载力的计算结果离散性较大,计算结果不稳定.     

配置组合封闭箍筋叠合框架梁端抗震性能试验

通过6个试件的低周反复加载试验,研究了配置HRB500纵筋和组合封闭箍筋的叠合混凝土框架梁端的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、延性等抗震性能以及极限承载能力.结果表明:叠合试件的叠合面和根部结合面出现开裂和滑移,其滞回曲线捏拢,耗能、极限承载力和位移延性系数均小于整浇试件;叠合试件的位移延性系数为3.6~4.5;叠合试件与整浇试件的极限承载力之比平均为0.90,但与按规范GB 50010—2010得到的计算值之比平均为1.31;达到极限承载力前,各试件的高强纵筋和斜拉破坏试件的箍筋均能受拉屈服;配箍形式和根部结合面类型对叠合试件的抗震性能和极限承载力影响不大.     

配箍率对不同剪跨比RPC梁受剪性能的影响分析

为了探究不同剪跨比下配箍率对高强钢筋活性粉末混凝土(RPC)简支梁受剪性能的影响,对两组剪跨比(2.25,3.0)共6根不同配箍率的HRB500级钢筋RPC梁进行受剪性能试验.验证试验梁截面应变平截面假定,分析斜裂缝形态、开裂荷载与配箍率及剪跨比的关系,并提出基于修正压力场理论的HRB500级钢纤维RPC梁抗剪承载力的计算程序.研究表明:两组不同剪跨比下的试验梁在加载初始阶段均符合平截面假定,但达到40.4%极限荷载后,这种假定将不再满足;高强钢筋RPC梁的斜裂缝形态主要以腹剪型斜裂缝为主,其产生与配箍率及剪跨比相关,配箍率和剪跨比越大越不易产生主斜裂缝,但剪跨比的影响明显大于配箍率;基于修正压力场理论的计算程序比较适用于钢纤维高强钢筋RPC梁抗剪承载力的计算,其计算值与试验值吻合良好.     

预应力叠合梁受弯性能的试验研究

针对二次受力部分预应力混凝土叠合梁的受弯性能与普通整浇梁相比具有明显的优点的问题,为了促进叠合结构的进一步推广和应用,通过对十根叠合试验梁的试验,探讨了正常使用阶段二次受力对叠合断面应力应变状态、裂缝的形成和发展、断面的短期刚度、挠度的影响,研究表明:当h1/h较小且M1/Mcr较大时,由于"扁梁弯曲效果"和"粘结增强效果"的双重作用,叠合梁的裂缝间距明显小于整浇对比梁;预制断面上残留的"荷载预应力"有助于提高叠合梁的初期抗弯刚度,在进行裂缝和刚度计算时建议考虑上述有利影响;通过合理选择h1/h、M1/ M和预应力大小可以化解应力超前现象,从而使构件的初期刚度和挠度符合规范和使用要求,充分体现此类构件的经济合理的优势.     

高强超高延性混凝土梁弯剪性能理论分析与数值模拟

开展了14根高强超高延性混凝土（high-strength engineered cementitious composite,HS-ECC）梁的四点弯曲试验,研究了混凝土类型、纵筋配筋率和是否配置箍筋三因素对配筋梁弯剪性能的影响。基于平截面假定和材料本构关系,计算了配筋HS-ECC梁的受弯承载力。基于国内外规范,计算了无腹筋HS-ECC梁的受剪承载力。最后,采用Abaqus软件建立了HS-ECC梁的有限元模型。结果表明：有腹筋梁均为受弯破坏,随着纵筋配筋率增大,试件极限荷载和刚度逐渐增大,而延性未显著降低,配筋HS-ECC梁较普通混凝土梁具有更优异的裂缝分散能力和抗弯性能;无腹筋HS-ECC梁的破坏模式随配筋率增大由受弯破坏转变为受剪破坏,梁受剪承载力和刚度增大,但延性逐渐降低;配筋HS-ECC梁受弯承载力的计算结果与试验值吻合较好;HSECC梁有限元模型可有效模拟试件的荷载-位移曲线。     

重复超载嵌入式FRP加固混凝土T形梁的研究

采用重复超载模拟桥梁的带缝工作状态,通过6根T形梁试验,研究了嵌入式FRP加固梁的破坏形态、内力和变形特征等力学性能,讨论了超载程度和加载次数对加固梁性能的影响.结果表明,在超载条件下,嵌入式CFRP板加固可以提高钢筋混凝土T形梁的抗弯极限承载力和刚度,增大了延性系数.不同超载程度和重复加载次数对加固梁极限承载力无明显影响,加固梁跨中截面挠度随超载次数的增加而减小.当超载程度在一定范围内时,不会引起加固梁跨中截面挠度的改变;当超载程度超过一定限度时,超载程度加大将导致加固梁的跨中截面挠度明显减小.对于重复超载作用下的带裂缝适筋梁,按照现有FRP加固理论进行设计是偏于不安全的,需要进行承载力修正...     

界面粗糙度及加固层长度对加固梁的力学性能影响

为研究钢筋混凝土梁加大截面加固后的力学性能,按照不同的界面粗糙度、加固层长度设计制作了部分混凝土加固梁,通过弯曲试验测得其界面滑移量和跨中挠度,并与整浇梁、原梁的弯曲试验结果进行了比较。分析结果表明：加大截面法加固梁能有效提高梁的强度和刚度,但延性有所降低;界面粗糙度是提高梁加固承载力的最重要因素;加固层长度不足会显著降低梁的承载力,并存在突然破坏的风险。     

不同预应力度RPC工字梁抗剪性能试验研究

为研究不同预应力度RPC工字梁的抗剪性能,通过4根RPC工字梁的受剪试验,分析不同预应力度下试验梁的破坏形态、荷载—挠度以及荷载—预应力增量曲线的关系,研究不同预应力度对RPC工字梁的抗剪性能的影响。结果表明,预应力度从0增加到0.31、0.44和0.6,试验梁开裂荷载分别提高38.78%、58.86%和115.35%,抗剪承载力分别提高5.68%、13.11%和41.18%;预应力增量越大,梁破坏时的挠度越大;梁开裂前,预应力的增加使其刚度有所提升,但对开裂后梁的刚度影响甚微。最后通过对预应力RPC梁抗剪承载力的影响因素分析,提出RPC梁抗剪承载力建议公式,以为同类研究提供参考。     

持载下预应力CTRC板加固RC梁的抗弯性能

采用四点弯曲试验研究持载下用预应力碳纤维织物增强混凝土板加固RC梁的抗弯性能。针对梁的持载水平进行2个加固工况试验及1个参考工况试验。对各工况梁的荷载-挠度变化、荷载-应变变化、承载力、延性、开裂模式及裂缝宽度进行分析。研究结果表明:预应力CTRC板能明显提高持载梁的正常使用极限状态荷载、极限承载力,并能有效抑制梁内裂缝宽度的发展;与未加固梁相比,加固梁的正常使用极限状态荷载和极限承载力最大分别提高57.1%和75.4%。加固梁的破坏模式均为预应力CTRC板断裂,而其开裂模式因持载水平不同而不同;加固梁的延性均比未加固梁的延性低;随着持载水平提高,加固梁中的碳纤维织物在受荷初期发挥的作用逐渐增强。     

混凝土二次受力对叠合梁极限承载力的影响分析

文章运用有限元软件ANSYS分别对一般整浇梁、普通叠合梁以及考虑混凝土二次受力的叠合梁进行数值模拟,通过降温法模拟现浇混凝土的收缩微应变,并在叠合面上建立弹簧单元;探讨了混凝土二次受力对叠合梁极限承载力的影响。数值结果表明,普通叠合梁相对于同条件下的一般整浇梁来说,能够提高其极限承载力,而考虑混凝土二次受力的叠合梁相对于普通叠合梁其极限承载力会有所降低,但仍比一般整浇梁的极限承载力高。最后模拟了叠合参数αh的变化对混凝土二次受力叠合梁承载力的影响。     

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。