往复荷载下钢筋增强ECC梁的抗剪性能研究

高延性水泥基复合材料(ECC)是一种具有假应变硬化特性和多裂缝开展机制的高性能纤维增强水泥基复合材料。将ECC替代混凝土用于建筑结构,能有效避免因混凝土脆性导致的开裂和耐久性问题。本文对3根不同配箍率的钢筋增强ECC短梁进行低周反复荷载试验。结果表明:钢筋增强ECC(R/ECC)短梁比钢筋混凝土(RC)短梁具有更高的承载力、耗能能力和损伤容限能力。承载力的差异与斜裂缝开展密切相关,ECC梁细密裂缝处纤维的桥连作用使ECC能够持续提供稳定的抗剪承载力。基于有限单元法对RC梁和R/ECC梁的抗剪性能进行数值模拟,计算结果与试验结果吻合良好。基于有限元法分析了剪跨比、箍筋直径和箍筋间距等参数对R/ECC梁抗剪性能的影响。     

碳纤维布加固钢筋混凝土方柱的轴压试验

通过对碳纤维加固钢筋混凝土方柱的轴压试验,考虑了纤维布间距和箍筋间距的变化对加固后RC柱破坏形态以及加固效果的影响,结果表明:加固CFRP布可以一定程度上限制RC柱裂缝的发展,改善裂缝的分布,且使裂缝的宽度相对较小;CFRP布大部分在柱转角处拉断,应用时要考虑倒角半径对CFRP拉应变降低的影响;加固CFRP布后RC柱的轴压承载力和极限应变都有明显提高,延性得到改善,其轴压承载力随纤维布加固净间距和箍筋间距的减小而增加,箍筋@75 mm(包裹一层CFRP)的RC柱的延性最好。     

高钛重矿渣集料钢筋混凝土柱小偏压试验研究

通过12根钢筋混凝土柱(其中9根采用了高钛重矿渣集料)的偏心受压试验,研究了高钛重矿渣钢筋混凝土小偏压柱的受力性能和破坏形态。对比分析了骨料类型和偏心距对柱的极限承载力和刚度的影响。研究结果表明:相较于普通砂石,高钛重矿渣集料钢筋混凝土柱力学性能优良,承载力高于普通钢筋混凝土柱;采用了矿渣碎石、普通砂作集料的钢筋混凝土柱的刚度略大于其它集料类型。采用现行混凝土结构设计规范对高钛重矿渣集料钢筋混凝土偏压柱的正截面承载力进行计算,计算结果与试验结果相比偏于安全,且与普通钢筋混凝土试件的比较结果相同,因此可采用现行混凝土结构设计规范对高钛重矿渣钢筋混凝土偏压柱进行设计。     

钢筋混凝土裂缝反算配筋计算方法及工程应用

《混凝土结构设计规范》(GB50010—2010)中钢筋混凝土偏心受压、轴心受拉及偏心受拉构件的配筋计算公式较为繁琐,迭代计算步骤较多,在进行铁路隧道衬砌混凝土结构配筋计算时,工作量大且容易出现错误。在构件裂缝宽度计算公式基础上,综合考虑多种因素影响,根据规范要求的裂缝宽度限值,分别逆向推导出钢筋混凝土偏心受压、轴心受拉及偏心受拉构件的配筋计算公式,简化了配筋的计算过程。以偏心受压构件为例,将采用裂缝反算配筋计算方法得到的计算结果与现有规范配筋计算方法得到的计算结果相比较,基本吻合。钢筋混凝土裂缝反算配筋计算方法简单实用,目前已成功应用于隧道专业安全系数法向极限状态法转轨工作中,为钢筋混凝土结构的配筋计算提供参考和借鉴。     

内填外包钢管混凝土小偏心受压构件极限承载力分析

以大瑞铁路澜沧江特大桥主跨342 m上承式劲性骨架钢筋混凝土拱桥为背景,选取拱顶截面构造直杆短柱构件.依据弹塑性力学原理,考虑材料非线性,建立内填外包钢管混凝土小偏心受压短柱构件的截面极限承载力数值迭代算法.运用该算法和ANSYS块体单元有限元法分析构件极限承载力.结果表明:内填外包钢管混凝土偏心受压构件的承载力由外包混凝土控制,内填混凝土的强度虽有一定的提高,但纯钢管混凝土的套箍效应未充分发挥;荷载不变时,构件极限承载力随偏心距增加(保持小偏心受压不变)呈下降趋势,但该结构抗弯矩变化的能力较强;桥拱顶截面极限荷载系数在3.0以上,远高于规范要求的2.0安全系数要求,表明该桥拱顶截面具有足够的安全性;两种算法的误差小于6％,截面极限承载力数值迭代算法的结果略小,但完全能满足工程精度要求,因此,工程应用中完全可以采用截面承载力分析法计算该类构件的承载力.     

脱空钢管混凝土偏心受压力学性能试验研究

本文进行了30个核心混凝土脱空的钢管混凝土偏心受压构件试验研究,试验参数有脱空率、偏心率、加载模式及构件长细比.试验过程中记录了试件在各级荷载下的纵向、横向变形,以及中截面纵向、横向应变,获得了试件破坏时承受的最大荷载.试验结果表明,核心混凝土脱空降低了钢管混凝土极限承载力,脱空率越大,极限承载力越小;偏心率越大,极限承载力也越小;在脱空一侧加载较之在非脱空一侧加载的极限承载力小;脱空对长柱极限承载力影响比短柱小.     

钢纤维混凝土裂缝宽度影响系数试验探究

研究目的:现行规范中钢纤维混凝土裂缝宽度影响系数取值过于保守,由其制成的构件或结构应用于交通隧道工程中不具有较好的经济性,而规范规定其值宜通过试验确定。基于此,本文通过构件试验及数值试验,得到钢纤维混凝土裂缝宽度影响系数随裂缝宽度的变化曲线,结合可靠度及概率论,通过数据统计分析得到钢纤维混凝土裂缝宽度影响系数值。研究结论:(1)钢纤维能够有效降低混凝土构件裂缝宽度,相对于同一配筋形式下的钢筋混凝土构件,裂缝宽度降低50%以上;(2)通过纯弯梁和偏压柱的构件试验及数值试验,计算得到钢纤维混凝土裂缝宽度影响系数为0. 42;(3)裂缝宽度影响系数随构件横截面尺寸的增大而增大、随裂缝宽度的增大而减小;(4)本研究成果可为钢纤维混凝土裂缝宽度影响系数的进一步研究提供借鉴。     

圆形配筋钢管混凝土桥柱受压力学性能的试验研究

为研究圆形配筋钢管混凝土桥柱的受压力学性能,对中空圆钢管柱、圆钢管混凝土(CFT)柱及配筋圆钢管混凝土(RCFT)柱进行轴压试验,探讨混凝土强度、钢筋配置的数量和位置、加强肋、钢管的径厚比等对配筋圆钢管混凝土柱的承载力和变形性能等力学性能的影响。研究表明:(1)对于CFT柱,柱破坏时核心高强混凝土表现出明显的脆性,柱的极限受压承载力提高,变形性能降低。(2)钢筋的配置提高了核心混凝土的抗剪承载力,柱破坏时核心混凝土未发生剪切破坏。RCFT柱比中空钢管柱和CFT柱具有更高的承载力和更优的变形性能。(3)带加强肋的柱破坏时核心混凝土与加强肋密不可分,加强肋对于钢管和核心混凝土的一体化性能有明显的促进作用,加强肋可提高约束效果,柱的极限受压承载力和延性都有所提高。(4)钢管径厚比越大,对核心混凝土的约束效果越好。     

用预应力钢丝加固的RC梁抗弯性能试验研究

提出一种新型预应力加固方法——预应力钢丝-纤维增强水泥基材料加固技术(简称PS-FRC加固技术)。介绍了该技术的张拉锚固原理及特点,并通过预应力钢丝-纤维增强水泥基材料加固RC梁抗弯性能试验,测试加固前后梁的性能参数以及纤维增强水泥基材料与被加固结构的协同工作能力。试验结果表明:PS-FRC加固技术能够有效提高梁的开裂荷载、屈服荷载、极限承载力及刚度,且对比表明ECC材料比聚合物砂浆性能优良,更适合作为预应力钢丝加固后的覆盖层。另外,该技术不需要千斤顶张拉,具有张拉简单、施工方便、操作性好等优点,是值得推广的加固新技术。     

PVA-ECC抗剪加固带悬臂RC梁承载力计算研究

对采用聚乙烯醇纤维水泥砂浆(PVA-ECC)钢筋网抗剪加固带悬臂的钢筋混凝土梁的承载力设计计算公式进行研究。通过对不同剪跨比下的对比梁及加固试验梁的斜裂缝开展、应变、挠度和破坏形态的变化对比分析发现,利用这种材料对RC梁进行加固,梁的斜截面受剪承载力有显著的提高,剪切刚度得到了一定的提高,而且能很好地抑制斜裂缝的开展。在实验研究的基础上,给出聚乙烯醇纤维水泥砂浆钢筋网抗剪加固的带悬臂的钢筋混凝土静定梁的承载力设计计算公式,公式计算值与试验结果吻合良好。     

椭圆形截面墩柱承载力计算

本文在参考矩形及圆形墩柱承载力计算方法的基础上,根据混凝土受压结构正截面承载计算的基本假定,采用微积分原理,得到了椭圆环形截面柱在大偏心受压情况下混凝土最大压应力及钢筋应力表达式。另外作为实心椭圆构件其计算公式同样适用。     

预张碳板加固已承受荷载的RC梁弯曲试验

研究目的:根据外贴纤维增强聚合物(fibre reinforced polymer,简称FRP)片材加固已受荷载作用的RC梁加固材料FRP强度利用率不高、正常使用阶段性能改善不佳等缺点,首先对混凝土梁施加一定的初始荷载,然后对碳纤维增强聚合物(CFRP)薄板施加预应力再锚固并粘贴于混凝土梁受拉面,研究预应力、混凝土梁初始受荷状态等参数对试验梁弯曲性能的影响;对比预应力CFRP板加固构件与普通外贴CFRP板加固受弯构件的承载力、跨中挠度及应变、裂缝扩展情况等,指出预应力碳纤维薄板加固混凝土桥梁方法的可行性和优越性。研究结论:(1)与外贴加固梁相比,预应力CFRP板加固后混凝土梁的屈服荷载、极限荷载分别提高了15.5%和10.5%;(2)位移延性比未加固的基准梁略有降低;(3)纯弯段裂缝间距相对更小,可有效抑制裂缝的扩展,改善混凝土梁使用阶段性能;(4)本研究成果可供桥梁加固研究及应用参考。     

矩形截面双向偏心受压钢筋混凝土柱对称配筋计算

针对结构设计中钢筋混凝土柱的双向偏心受压 ,结合《混凝土结构设计规范》(GB50 0 1 0 2 0 0 2 ) ,使用结构计算手册中提供的公式 ,进行矩形截面双向偏心受压柱对称配筋     

酸雨环境下方钢管再生混凝土偏心受压试验研究

对酸雨腐蚀后的9根方钢管混凝土进行偏心受压试验研究,主要考虑偏心距、混凝土类型和酸雨腐蚀率变化对试件力学性能的影响。研究表明:整体上酸雨腐蚀试验与法拉第电化学腐蚀定律吻合较好,随着腐蚀率的增加,试件极限承载力、前期刚度及延性均有所降低;混凝土类型对试件破坏形态、极限承载力和前期刚度影响不大,钢管再生混凝土的延性略差于同等条件下的钢管普通混凝土;随着偏心距的增加,试件达到峰值荷载前竖向相对压缩率增大,刚度减小。采用有限元软件对所有试件进行建模分析,整体上有限元建模方法能够较好模拟酸雨环境下方钢管再生混凝土偏心受压全过程,计算所得试件的极限承载力与试验结果较吻合。     

严寒地区隧道衬砌混凝土的冻融试验分析

针对混凝土在轴心受压和偏心受压状态下的抗冻性问题,以C30混凝土为例、设计了0.4、0.5和0.6三种压应力水平的轴心受压试件及一种偏心受压试件,通过快速冻融循环试验来对比分析它们的抗冻性能,每隔25个冻融循环测试试件的质量和动弹性模量。试验结果表明:破坏时所有试件都达到了相对动弹性模量的限值,而没有达到质量损失限值;轴心受压试件随着应力水平的提高,冻融循环前期抗冻性能逐步增强,但后期损伤速度急剧加快;偏心受压试件与轴心受压试件的性能衰减规律相似,但由于应力的不均匀分布使其衰减曲线更平滑。结论为荷载作用下混凝土结构的抗冻性能研究提供了参考。     

钢纤维混凝土强度、变形和韧性的试验研究

根据１７８个短柱的偏心受压试验２８８个短梁的压剪试验以及３６个圆环结构模型试验，研究了钢纤维对基体的抗压强度，不同轴压下的压剪强度以及轴心受压，小偏心受压，初裂弯曲抗拉强度的影响，综合分析了铣削型钢纤维对基体变形性能的影响及增韧效果，结果表明，钢纤维混凝土是理想的地下结构建筑材料，在要求允许和激励地层有控制的变形情况下，更能够适应所需要的强度和变形的要求。     

铁路桥梁混凝土结构截面偏心分析

本文通过计算分析了荷载偏心距，荷载大小，混凝土强度对偏心受压混凝土结构开裂的影响。建议将《桥规》中控制受压混凝土结构裂缝开展的有关规定，从单纯控制荷载偏心距离，改变为综合考虑荷载偏心距，拉应力值及混凝土强度等多种因素。     

不同钢纤维含量RPC材料受压力学性能研究

通过单轴受压强度试验和变形特性试验,研究不同钢纤维体积含最活性粉末混凝土的基本力学性能与本构关系.研究结果表明:纤维体积含量在1.50%～1.75%之间变化时,活性粉末混凝土的轴心抗压强度和峰值应变无明显变化,当纤维体积含量超过1.75%后,轴心抗压强度和峰值应变明显提高;活性粉末混凝土的受压破坏过程包括裂缝稳定扩展、裂缝失稳扩展、多条裂缝贯通和纤维粘脱4个阶段.结合试验曲线,推导出不同钢纤维体积含量活性粉末混凝土统一的单轴受压本构方程.     

约束混凝土柱的轴压性能研究

通过9种不同材料分别约束低强混凝土、高强混凝土、橡胶混凝土短柱的轴心受压试验,研究了约束混凝土柱的承载性能,给出了约束混凝土柱的荷载与纵向应变关系曲线。研究结果表明,外裹材料对低强混凝土柱的承载力影响比对高强混凝土柱的影响要大,约束低强混凝土柱时承载力和延性比约束高强混凝土柱时提高幅度大。CFRP-PE管、CFRP-PVC管和CFRP约束混凝土柱的承载力提高较大,这种复合管材可用来开发新的约束混凝土柱。     

混杂纤维增强钢筋混凝土梁抗弯性能试验研究

进行了普通混凝土和单掺钢纤维、聚丙烯纤维以及掺合钢/聚丙烯混杂纤维的钢筋混凝土梁抗弯性能试验.试验研究表明,混杂纤维的掺入可以显著提高梁的抗开裂性能,并且在一定程度上提高梁的正截面极限承载力.试验还表明混杂纤维能有效地抑制裂缝的出现和发展,降低了脆性破坏的发生,提高了梁的刚度和延性.