带纵缝木梁抗弯承载力及修复方法研究

木结构构件由于荷载和温、湿度变化等作用易在端部及中部发生平行于构件纵轴的裂缝,导致缝端应力集中以及削弱裂缝两侧木材的变形协调,进而降低承载力.开展了带纵缝木梁足尺试件弯曲加载试验和木材清样小试件材性实验,考虑了不同试件材性的差异和木材材料强度的尺寸效应,确定了纵缝长度和位于梁截面高度处的位置等参数对木梁承载力的影响,并分析了采用新型自攻螺丝修复后带纵缝木梁的承载力恢复性能.研究表明,纵缝位于木梁剪弯段截面中部的影响最大,承载力下降可达46.2%;在弯剪段施加自攻螺丝的修复效果最好,其修复率随自攻螺丝间距增大而减小.采用200mm间距时木梁承载力修复率可达1.12.     

装配式轻钢结构住宅中自攻螺丝连接受力性能研究评述

基于国内外学者对装配式轻钢结构住宅中自攻螺丝的相关研究文献,从抗剪、抗拉以及抗震性能等3个方面,对自攻螺丝连接性能的研究成果及进展进行了详细总结与评述。对比了中国、美国、欧洲各国等规范中,关于自攻螺丝抗剪和抗拉承载力的设计计算方法。最后,对自攻螺丝连接尚待深入研究的问题给出了建议。     

内嵌钢板销式连接胶合木梁短期受力性能

内嵌多块钢板销式连接是重型木结构最有效的连接方式之一,已越来越广泛地应用于木结构节点连接中.采用四点弯曲加载试验方法,对两根内嵌三块钢板销式连接胶合木梁短期受力性能进行了试验研究,其中一根梁的连接节点位于纯弯段,另一根梁的连接节点位于弯剪段.研究采用此类连接胶合木梁的力学性能、破坏模式以及连接位置对胶合木梁力学性能的影响等,并基于试验结果推导采用此类连接胶合木梁的极限承载力和挠度计算公式.试验结果表明:构件的极限承载力和跨中挠度与连接节点的位置有关,连接节点位于弯剪段胶合木梁的承载力大于连接节点位于纯弯段胶合木梁的承载力;理论计算结果与试验数据符合较好,可为木结构的设计和应用提供参考.     

重力坝纵缝非连续接触地震反应分析

采用非线性动力时程分析方法,通过超载响应分析,初步研究了设纵缝重力坝的抗震能力.运用弥散裂缝模型模拟混凝土在强震下的开裂行为,采用基于罚函数法的接触模型模拟纵缝在动力荷载下的力学行为.对比不设纵缝的计算模型,结果表明纵缝改变了坝体应力分布,降低了坝体的抗震能力.通过对开裂比和抗滑安全系数的分析,判定该设纵缝重力坝段的极限抗震能力为0.6g.     

IPSW结构竖向缝连接抗剪承载力试验及理论研究

为了验证新型全装配式钢筋混凝土剪力墙(IPSW)结构中竖向缝连接的可行性并研究其抗震性能,制作了2个竖向缝连接试件,并对其进行低周反复荷载试验.试验结果表明,翼缘墙板与腹板墙板之间的连接件(内嵌边框、高强螺栓和连接钢框)能够有效地传递二者之间的相互作用力,保证二者协同工作.然后,分别基于最大拉应力理论、平截面假定和力的平衡条件、抗剪抵抗机构和力的平衡条件,建立了开裂荷载、屈服荷载、极限抗剪承载力的计算模型,并推导了理论公式.结果表明,开裂荷载、屈服荷载以及极限抗剪承载力的试验值与理论值吻合较好.由此可见,IPSW结构的竖向缝连接方案可行,特征荷载的计算模型及计算公式合理.     

上大下小拼合木梁抗弯性能试验研究

为了研究上大下小拼合木梁受弯时的破坏形式、抗弯承载力、截面应变分布等抗弯性能,基于传统构造做法对不同材质、不同尺寸的上大下小拼合梁抗弯性能进行试验研究。基于理论公式推导,结合试验数据修正,提出杉木和松木材质的上大下小拼合木梁抗弯承载力的计算公式。研究结果表明:杉木和松木材质的上大下小拼合木梁的受弯破坏模式均为上梁底部木纤维脆性拉断。2种材质的上下拼合梁的截面应变沿梁截面高度方向的分布均符合平截面假定。为防止拼合木梁出现不可预见的早期脆性破坏,在工程设计和施工时应避免将节疤缺陷放置在木梁的受拉边。     

纵筋率对高强钢筋RPC简支梁受剪性能的影响

为了研究纵筋率对高强钢筋活性粉末混凝土梁的斜向开裂荷载、斜裂缝宽度及抗剪承载力的影响,通过对3根纵筋率不同的高强钢筋活性粉末混凝土梁抗剪试验,分析梁在集中荷载作用下的破坏形态,研究纵筋率对斜向开裂荷载、斜裂缝宽度及抗剪承载力的影响。运用桁架—拱模型公式对试验数据进行了分析,并将试验值与《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)公式计算值进行比对研究。结果表明:试验梁的抗剪承载力与纵筋率之间呈现一定的线性关系,随着纵筋率的提高而提高,纵筋率由4.43%提高到6.39%和8.04%时,极限荷载提高了18.6%和19.3%;纵筋率对开裂荷载的影响较小,纵筋处裂缝宽度明显减小;按现行规范公式计算的高强钢筋活性粉末混凝土(RPC)梁抗剪承载力与试验实测值存在较大差异。     

内嵌碳纤维筋加固木梁抗弯性能试验

为研究碳纤维筋加固矩形木梁的抗弯性能,进行了12根试件的抗弯试验,包括4根未加固梁、4根梁底内嵌1根6 mm碳纤维筋的加固梁、4根梁底内嵌1根8 mm碳纤维筋的加固梁,其中松木和杉木各占一半。试验结果表明：内嵌碳纤维筋加固后的木梁抗弯承载力和延性均有一定的提高,抗弯承载力提高幅度分别为91%～169%（松木）和57%～216%（杉木）。木梁截面应变沿高度方向的分布基本符合平截面假定。最后,基于试验数据拟合,提出了内嵌碳纤维筋加固木梁抗弯承载力的计算公式。     

混凝土柱中箍筋锈蚀影响纵筋压屈行为分析

为了估算箍筋锈蚀对混凝土柱剩余承载力的影响,利用能量原理推导了锈蚀箍筋抗拉刚度和锈蚀纵筋抗弯刚度退化情况下纵筋压屈模态的计算模型;列出了锈蚀纵筋压屈的1阶、2阶和3阶模态所对应的临界刚度系数Kcr,n;提出了根据箍筋锈蚀率推断纵筋压屈模态的判别式,其理论计算结果与计算机仿真试验结果能很好吻合.基于197根锈蚀钢筋的压屈试验,建立了锈蚀纵筋压屈模态与承载力之间的函数关系.所提出的计算模型可为既有混凝土柱剩余承载力评估中考虑箍筋锈蚀因素提供依据.     

燕尾榫样式对CFRP加固榫卯接长木梁抗弯性能影响试验

通过11根木梁的静力受弯试验,研究燕尾榫样式对榫卯接长木梁加固后的抗弯性能的影响.试验结果表明,未加固前榫卯接长木梁承载力较低,仅为完整木梁的1.00%~2.62%,经CFRP布加固后其抗弯承载力可提高至完整木梁的50%~83.33%;旋转90°后,传统燕尾榫进行榫卯接长和采用榫头带榫肩接长,其抗弯承载力和能量吸收能力提高.燕尾榫榫头斜率从0.1变化至0.3,木梁的抗弯承载力和能量吸收能力随之提高,其抗弯承载力分别可达完整木梁的71.43%~83.33%,能量吸收能力分别达完整木梁的43.01%~61.33%.当燕尾榫榫头长度超过传统燕尾榫榫头长度时,其抗弯承载力、能量吸收能力和刚度反而降低.     

配筋形式对配筋胶合木梁受弯性能影响试验

目的提出3种新型的配筋方式,研究配筋形式对胶合木梁受弯性能的影响.方法通过普通胶合木梁、开槽配筋胶合木梁、开槽灌胶配筋胶合木梁和体外配筋胶合木梁等5组梁的受弯性能试验,对比分析配筋胶合木梁的破坏形态、极限承载力、荷载-挠度曲线、截面应变等试验数据.结果同开槽配筋胶合木梁相比,开槽灌胶配筋胶合木梁的受弯极限承载力提高了25%;体外下侧配筋胶合木梁受弯极限承载力提高了55%,其压区应变提高了33.5%,使受压区木材得到较为充分的利用.结论采用开槽灌胶配筋的方式弥补了梁底开槽对木材抗拉强度的削弱,体外下侧配筋的方式既保证了胶合木梁的完整,又使承载力得到进一步的提高.     

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.     

碳-芳混杂纤维布加固木梁抗弯性能试验研究

通过碳-芳混杂纤维布加固矩形木梁(杉木和松木)的抗弯性能试验,研究了不同层数的碳-芳混杂纤维布加固矩形木梁的破坏形式、抗弯承载力、荷载-挠度曲线和截面应变分布.试验结果表明:与未加固试件相比,木梁经碳-芳混杂纤维布加固后,其抗弯承载力和刚度有了一定程度的提高,抗弯承载力提高幅度在18.1%～62.0%(松木)和7.7%...     

钢筋增强工程木梁的受弯试验

根据使用材料的特性和试验结果,详细分析了增强木梁的受力机理;分析了各设计参数对试件工作性能的影响.研究结果表明:采用钢筋对受弯木梁进行增强是有效的,增强的效果与受拉区配筋率、木梁的高宽比以及增强方式有关;增强木梁的受弯承载力随受拉区配筋率的增加而增加,在配筋率相同的情况下,木梁截面的高宽比越大效果越好;预应力增强工程木梁比非预应力增强工程木梁对承载力的提高更为有效.     

BFRP加固木梁抗弯性能的初始试验

通过对6根矩形截面木梁的静力试验,研究玄武岩纤维布(BFRP)加固木梁的破坏特征、截面应变、极限承载力等抗弯性能.结果表明,BFRP加固木梁能够有效提高木梁的承载力;在加载过程中,BFRP加固木梁的刚度有很大程度的提高.同时,受木节的影响,纤维布加固木梁存在很大的离散性.     

裂缝尺寸对混凝土自修复效果影响的试验研究

为研究裂缝尺寸对混凝土自修复效果的影响及相关性,设计了7个裂缝宽度分别为0.5 mm,1.0 mm,1.5 mm,2.0 mm,2.5 mm,3.0 mm,3.5 mm的内置修复胶管混凝土试块的剪压试验。以胶液抗拉强度和弹性模量范围计算出胶液粘结力失效时产生的应变范围,作为构件修复失效的标准。试验结果表明:当裂缝宽度在0.9～3.5 mm之间时,由于黏结能力变差,修复效果随缝宽增加而下降,而小于0.9 mm时,随缝宽的变小,修复效果明显降低。得出缝宽在0.9 mm左右时,修复效果最高。通过数据拟合分析得出修复效果与缝宽和缝高的乘积与开裂荷载的比值的相关性较强。     

负弯矩作用下UHPC湿接缝桥面板裂后性能研究

针对预制拼装桥面板接缝处受力复杂、易开裂等问题,提出了一种新型超高性能混凝土（Ultra-high Performance Concrete, UHPC）燕尾榫接缝.通过负弯矩作用下荷载模型试验,研究了不同接缝材料和预应力水平对UHPC湿接缝桥面板极限承载力、破坏形式及裂缝分布等的影响规律.基于试验验证的数值仿真模型,对比分析了不同接缝位置、接缝形式、纵筋率、材料强度及板件厚度等参数对湿接缝受弯性能的影响.研究结果表明：预应力由0 MPa提高到5 MPa,板件开裂应力和极限承载力分别提升40.0%和5.5%;燕尾榫接缝较直角榫接缝与平接缝的开裂应力分别提高7.5%和16.0%,承载力分别提高5.4%和16.0%.燕尾榫接缝整体性好,改变接缝位置对湿接缝受弯性能影响较小;板件开裂应力和极限承载力随材料强度增大而提高,材料强度超过120 MPa时增幅减小;UHPC接缝初裂刚度约为初始刚度的90%,剩余刚度约为初始刚度的25%;初裂后,结构刚度迅速下降,纵筋屈服后,结构刚度退化速度明显减缓,最终刚度保持在剩余刚度;提出了用极限荷载对应位移与开裂荷载对应位移之比为表达形式的UHPC湿接缝桥面板裂后延性系数,本文板件裂后延性系数为10.0~20.0,表明UHPC湿接缝桥面板具有较好的裂后变形能力.     

竖缝式墙型阻尼器力学性能及减震效果研究

对新型竖缝式墙型阻尼器进行理论和试验分析,推导出适用于竖缝式墙型软钢阻尼器的力学参数计算公式,主要涉及弹性抗侧刚度、受剪承载力和屈服位移.结合试验分析和有限元模拟,进一步确定了承载力调整系数,并以某钢框架为例进行了算例分析.结果表明:在地震作用下,阻尼器能够充分耗散大部分地震能,从而使装有竖缝式软钢阻尼器的钢框架具有良好的减震性能.     

碳纤维布层数对榫卯接长木梁抗弯性能影响的试验研究

通过5根碳纤维布(CFRP)加固榫卯接长木梁的受弯静力试验,研究CFRP布层数对加固榫卯接长木梁抗弯性能的影响.试验结果表明,榫卯接长木梁在粘贴1~3层平行于梁轴方向的碳纤维布后抗弯承载力提高了29.1~30.9倍,原木梁(参照构件)为弯曲破坏,榫卯接长木梁经碳纤维布加固后由于碳纤维布与木梁剥离而发生破坏.因此,当平行与梁轴方向的碳纤维布层数从1层变化到3层时,木梁的抗弯承载力、刚度和能量吸收能力变化不大.     

玄武岩纤维加固震损混凝土框架节点的抗震性能

基于三维钢筋混凝土框架节点试验(包括施加低周反复荷载预震损、灌缝修复处理、运用玄武岩纤维加固和施加低周反复荷载至节点破坏试验),研究玄武岩纤维对震损钢筋混凝土框架节点的加固效果。根据试验现象和试验数据,对不同三维框架节点的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、极限承载力、延性系数以及节点表面的玄武岩纤维的应变等参数进行对比分析。研究结果表明:运用玄武岩纤维加固的三维钢筋混凝土框架节点均实现了"强柱弱梁"的设计目标,破坏形态均为梁弯曲破坏形式,加固后节点的滞回曲线饱满,极限承载力和位移延性系数均有所提高,节点的抗震性能得到很大提高。