氯盐环境下预损伤UHPC-HPC组合梁抗弯性能

为了提高普通钢筋混凝土梁的耐久性,设计了一种超高性能混凝土(UHPC)-高性能混凝土(HPC)组合梁新型结构,开展了锈蚀后UHPC-HPC组合梁的抗弯性能试验,研究了氯盐侵蚀后组合梁抗弯承载力降低的机理,分析了腐蚀程度、截面形式与预损伤对其抗弯性能的影响;引入钢筋屈服强度折减系数、截面积折减系数与混凝土预损伤系数,提出了锈蚀后UHPC-HPC组合梁抗弯承载力计算方法,并验证了计算方法的可行性。分析结果表明：锈蚀后梁体抗弯承载力降低主要原因为钢筋抗拉强度下降,梁体刚度退化与韧性减弱,钢纤维阻裂效果削弱;锈蚀后UHPC-HPC组合梁的破坏表现为跨中附近出现1条主裂缝或加载点附近出现2条主裂缝;UHPC-HPC组合梁的受力过程分为线弹性、裂缝发展和屈服3个阶段,梁体截面混凝土应变基本符合平截面假定;侵蚀时间越长,组合梁的开裂荷载和承载力降低越大,通电快速侵蚀10 d时,降幅分别达16.2%和10.9%;锈蚀后T形梁比矩形梁开裂早,前者的开裂荷载比后者降低8.1%,后期刚度下降较快;预损伤显著影响梁的整体刚度,预加载后梁的整体刚度降低,混凝土损伤后的预损伤系数为0.984;锈蚀率越大,钢筋的屈...     

钢筋锈蚀对钢-砼梁正截面承载能力影响的参数化分析

钢筋锈蚀程度影响着钢筋混凝土梁的耐久性及其使用性能,同时也对梁的抗弯承载能力产生较大的不利影响。通过分析实际工程中钢筋混凝土梁的裂缝、碳化程度、氯离子侵入深度等诸多病害带来的钢筋锈蚀影响。定义三参数的方法修正抗弯承载力计算公式,完成了钢筋腐蚀后主梁截面抗弯承载能力的参数化分析,进一步验证了钢筋锈蚀发生后的主梁抗弯承载力的控制性因素,从而为后期钢筋混凝土梁的加固设计和防锈设计提供参考。     

锈蚀钢筋混凝土梁开裂的分形特征

基于电化学快速锈蚀混凝土梁的静载试验,分析了相同类型5片锈蚀钢筋混凝土梁在各级荷载下的裂缝特征,证明了构件裂缝分布具有分形特性,在此基础上,利用分形理论研究了锈蚀钢筋混凝土梁开裂及破坏过程,讨论了裂缝分维数与荷载、跨中挠度及钢筋锈蚀率的关系．试验结果表明：随着试验梁上作用荷载的增加,构件裂缝的分维数逐渐增大;极限荷载下锈蚀钢筋混凝土梁裂缝的分维数随着钢筋锈蚀率的增加而减小．     

湿热环境作用下CFRP加固钢筋混凝土梁的抗弯性能

为研究湿热环境下碳纤维增强复合材料（CFRP）加固钢筋混凝土结构的耐久性问题，采用6根湿热环境下CFRP加固的钢筋混凝土梁进行抗弯性能试验，研究在湿热环境下CFRP加固钢筋混凝土梁的破坏形态、承载力、挠度和裂缝等；根据环氧树脂老化的化学反应微分方程和反应速度的指数定律，给出环氧树脂胶层弹性模量的衰减模型；从混凝土和环氧树脂胶层的力学性能出发，提出湿热环境下CFRP加固钢筋混凝土结构后CFRP剥离时的强度计算公式，推导湿热环境作用下CFRP加固钢筋混凝土梁的抗弯承载力计算公式. 研究结果表明:随着湿热环境作用时间的增加，加固梁的抗弯承载力逐渐减小，CFRP剥离破坏由混凝土控制逐渐转换为由环氧树脂胶层控制；随着湿热环境作用的持续，混凝土裂缝数量减小、裂缝宽度增加但挠度减小，加固梁的损伤增大且脆性增加；加固梁的屈服曲率、极限曲率和曲率延性系数均减小，加固梁的延性变差且CFRP剥离破坏时的脆性和离散性增强；试验与理论计算的对比表明，在湿热环境作用下加固梁发生CFRP剥离破坏时，CFRP极限应变的理论值与试验值误差在20%以内，抗弯承载力的理论值与试验值误差在11%以内.      

基于加速锈蚀试验的RC梁抗弯性能劣化研究

为了有效预测锈蚀钢筋混凝土梁(RC梁)抗弯性能的劣化规律,基于加速锈蚀试验开展了3组RC梁的抗弯性能研究,探讨了不同纵筋锈蚀率对RC梁破坏形态、跨中截面应变分布和荷载-挠度曲线的影响,在现有理论模型适用性评估的基础上,结合材料时变分析模型,提出了RC梁抗弯承载能力劣化规律的分析方法。研究结果表明:随着纵筋锈蚀程度的增大,RC梁的塑性变形特征不断下降,破坏模式也由塑性纯弯转为脆性剪弯,跨中截面中和轴不断上移,平截面假定逐渐无法满足,而且梁体的抗弯承载能力不断减小,其荷载-挠度曲线的承载平台也逐渐变短直至消失。对现有抗弯承载能力模型的适用性分析发现,孙彬模型的计算精度最高,离散性最小;以该模型为基础所建立的RC梁抗弯承载能力劣化分析方法,可以得到与试验结果较吻合的劣化曲线。     

焊钉锈蚀后钢-混组合梁抗弯承载力简化计算方法

为预测界面焊钉锈蚀后钢-混组合梁抗弯承载力, 考虑了焊钉锈蚀后其抗剪强度与混凝土黏结强度和有效面积降低对焊钉抗剪承载力的劣化影响, 提出焊钉锈蚀后组合梁抗剪连接度和锈蚀焊钉抗剪承载力系数的概念及其计算公式; 基于塑性简化计算假定, 采用焊钉锈蚀后组合梁抗剪连接度对其抗弯承载力进行折减, 建立了焊钉锈蚀后组合梁正负弯矩区抗弯承载力计算模型, 分析了23根组合梁抗弯承载力试验结果, 验证了计算模型的有效性。试验结果表明: 在焊钉锈蚀率低于10%时, 试验梁正负弯矩区抗弯承载力的试验值与提出公式的理论计算值非常接近, 其中正弯矩区试验值与计算值的平均比值为1.00, 变异系数为0.04, 负弯矩区二者平均比值为1.01, 变异系数为0, 由此可见, 计算结果与试验结果吻合较好。简化计算方法可用作界面焊钉锈蚀率较小情况下钢-混组合梁抗弯承载力定量和定性分析。      

锈蚀率对同类型RC梁抗弯刚度影响

专门针对相同钢筋类型(保护层厚度、钢筋类型、钢筋直径以及配筋率)的钢筋混凝土梁,开展锈蚀率对其抗弯刚度影响研究,通过对相同类型但不同锈蚀率的钢筋混凝土梁静载试验,得到了挠度与曲率的关系,进而分析了锈蚀率对梁曲率的影响,推导出跨中弯矩与曲率之间的关系,进一步考虑不同锈蚀率下弯矩增长与抗弯刚度之间的关系,建立了考虑锈蚀率的梁的抗弯刚度退化系数计算公式.可为既有公路混凝土桥梁耐久性评估提供参考依据.     

梁端锚固情况对锈蚀梁协同工作系数影响研究

通过将锈蚀钢筋混凝土梁视为由锈蚀钢筋和混凝土组成的存在粘结滑移的组合梁,以锈蚀钢筋与混凝土之间的变形协调条件为依据,推导出锈蚀钢筋混凝土梁非线性微分方程.通过求解该微分方程得到的非线性解析解,得出了以锈蚀钢筋混凝土梁特征值~λ表达的截面协同工作系数理论表达式.通过该协同工作系数,讨论了梁端锚固情况对协同工作系数的影响,得出了一些有益结论.     

损伤钢筋混凝土梁残余承载力有限元分析

钢筋锈蚀、混凝土碳化开裂等因素是引起钢筋混凝土结构耐久性的主要原因。介绍了损伤钢筋混凝土梁残余承载力的概念与分类,分析制作等比例缩小的试验梁模拟实际工程中受损钢筋混凝土结构,利用有限元方法,结合ANSYS软件,分析对比了试验梁残余承载力实际值和理论值。     

考虑粘结滑移的锈蚀梁非线性解析解及其应用

通过将锈蚀钢筋混凝土梁视为由锈蚀钢筋和混凝土组成的存在粘结滑移的组合梁,以锈蚀钢筋与混凝土之间的变形协调条件为依据,引入反映锈蚀钢筋混凝土力学性能的本构关系和锈蚀钢筋与混凝土之间的粘结-滑移本构关系,推导出以纵向受拉钢筋拉力N表达的锈蚀钢筋混凝土梁非线性微分方程.通过求解该微分方程,给出了考虑粘结滑移的锈蚀钢筋混凝土梁非线性解析解,以该解析解为基础,给出了以锈蚀钢筋混凝土梁特征值～λ表达的截面协同工作系数理论表达式,通过对影响截面协同工作系数几个因素的讨论,获得了截面协同工作系数随～λ变化的规律及取值范围,得出了一些有益结论.     

钢筋混凝土梁破坏的数值模拟

针对钢筋混凝土梁破坏的问题,本文采用大型有限元软件ANSYS建立了4组分离式非线性有限元模型,通过数值模拟结果与理论计算结果对比发现,采用位移加载方式和不考虑压碎的SOLID65单元可以准确计算钢筋凝土简支梁的极限荷载,并且考虑SOLID65单元形函数的附加项时,可以准确模拟钢筋混凝土简支梁的破坏过程。     

受火后钢筋混凝土连续T形梁承载力试验研究

为探讨受火冷却作用对混凝土连续梁承载力的影响,对3根钢筋混凝土连续T形梁的承载力进行了试验研究,并用有限元法对试验结果进行了参数分析,提出了受火冷却后钢筋混凝土连续梁极限荷载的简化计算方法.结果表明:受火冷却后,钢筋混凝土连续T形梁的跨中屈服荷载、极限荷载和刚度均下降,承载力降幅明显低于刚度降幅;在受火120 min内,配筋率对受火冷却后钢筋混凝土连续T形梁的承载力有显著影响,而受火时间和混凝土强度的影响有限;按照简化计算方法计算的钢筋混凝土连续T形梁的极限荷载与试验值吻合较好.     

加固配筋限值下钢筋混凝土梁正截面承载力研究

使用多年的混凝土结构或多或少出现病害,需要进行加固,但是考虑二次受力情况下RC加固梁正截面承载力计算公式尚未明确提出。文章通过分析不同初始荷载作用下增大截面法加固钢筋混凝土梁的极限破坏,研究二次受力对最大加固钢筋量及正截面承载力的影响,得到RC加固梁在加固配筋限值范围内正截面承载力计算公式。并与有限元软件分析结果进行对比验证,结果表明公式计算结果与分析结果基本一致,可为结构加固承载力计算提供参考。     

碳纤维加固预应力钢筋混凝梁抗弯试验研究

为进一步了解加固预应力梁的受力性能,通过试验研究了碳纤维布加固预应力钢筋混凝土梁的抗弯性能,量测了各试验梁的钢筋、碳纤维和跨中截面混凝土表面的应变、梁的变形曲线、裂缝的形态和发展及正截面受弯破坏形态等;得出了试验梁的跨中荷载-挠度曲线,并且对试验结果进行了分析.试验结果表明,粘贴碳纤维布可以明显提高梁抗弯承载力,粘贴一、两层纤维布的完好梁承载力提高幅度分别为44.73%和55.81%;初始微裂缝对碳纤维布加固预应力混凝土梁的影响较小.     

钢板-混凝土组合加固混凝土T梁的抗弯性能试验

设计了4根钢板-混凝土组合加固混凝土T梁进行抗弯承载力试验,试件的主要设计参数包括损伤程度和植筋间距。采用荷载传感器、位移计和应变计,分别测量了加载过程中试验梁的荷载、挠度、应变、裂缝的产生和发展、新老混凝土界面与钢板-加固混凝土界面的纵向滑移,采用有限元软件ANSYS分析了试件的受力性能,采用塑性方法研究了试件的极限抗弯承载力,并对比了模型试验、数值模拟与理论分析结果。分析结果表明:钢板-混凝土组合加固可使混凝土T梁极限抗弯承载力提高约2倍,植筋间距与原梁弯曲损伤程度对组合加固T梁的极限抗弯承载力影响约为4%,植筋间距越大,新老混凝土界面纵向相对滑移越大,极限抗弯承载力的数值计算值和理论计算值与试验值最大相对差值为9%,因此,模型试验、数值模拟与理论计算结果均表明钢板-混凝土组合加固可显著提高混凝土T梁的极限抗弯承载力。     

在用钢筋混凝土梁正截面承载力计算方法研究

混凝土中钢筋锈蚀易造成结构性能退化进而影响到结构的承载力，因此在已有研究成果的基础上，立足现行计算理论．提出在用钢筋混凝土梁承载力计算模型，可为混凝土结构耐久性评估提供科学的依据。     

粘贴钢板加固RC梁受弯裂缝宽度计算方法

为控制粘贴钢板加固钢筋混凝土(RC)梁的裂缝宽度,对梁加固前、后受弯裂缝产生的机理进行了分析,并通过6根粘贴钢板加固RC简支梁加载的全过程试验,观察裂缝的扩展规律.在RC梁裂缝宽度现有计算方法的基础上,给出了分阶段计算RC梁受弯裂缝宽度的方法和表达式,并对不同受力阶段裂缝宽度的理论计算值与试验结果进行了比较.研究表明:RC梁在开裂状态下粘贴钢板加固后,由于加固前后截面几何性质和受力状态改变,在荷载作用下原有裂缝首先扩展;最大裂缝宽度应按加固前和加固后分别计算,然后迭加,才符合梁的实际受力情况;最大裂缝宽度发生在原钢筋重心附近梁侧面原有裂缝处,而非新裂缝处.     

PP-ECC梁抗弯性能试验研究

为研究聚丙烯纤维水泥基复合材料（PP-ECC）梁与普通钢筋混凝土梁在弯曲荷载作用下力学性能的差异,通过四点弯曲加载,对PP-ECC梁的抗弯性能进行了试验探究. 对PP-ECC梁的弯曲破坏过程进行了阶段划分;基于计算假定和简化后的PP-ECC本构模型推导出PP-ECC梁各阶段的理论临界荷载;通过试验结果对计算模型进行验证,并对比相同配筋率下PP-ECC梁与普通钢筋混凝土梁在抗弯承载力、裂缝发展形态、跨中最大变形以及延性等方面的差异. 研究结果表明:受拉区PP-ECC材料开裂之后并不退出工作而是协同受拉钢筋参与全截面受力;使用简化本构模型计算的PP-ECC梁理论抗弯承载力计算模型精度达到0.83～1.17,具备较良好的精度;PP-ECC梁在达到极限状态时,受拉区呈多裂缝稳态发展,在达到80%极限承载力时,最大裂缝宽度小于0.2 mm;相同配筋率下,PP-ECC梁在每一加载级别的变形、跨中最大变形以及位移延性系数均高于普通钢筋混凝土梁（跨中最大变形和位移延性系数平均提高71.39%和42.84%）,并且随着配筋率的提高,跨中最大变形和位移延性系数下降;配筋率相同时,PP-ECC梁的极限抗弯承载力较普通钢筋混凝土梁平均提高6.09%.      

基于承载能力劣化的简支T梁桥寿命预测研究

为了更准确地预测混凝土简支T梁桥的剩余使用寿命,基于混凝土碳化、钢筋锈蚀模型,考虑了混凝土强度的经时变化、钢筋的时变锈蚀量、钢筋和混凝土的协同工作能力降低系数,研究了混凝土简支T梁桥的承载能力劣化规律,并根据某实际桥例建立有限元模型以承载力极限为准则分析该T梁桥剩余使用寿命与承载能力劣化的关系。研究表明:混凝土被碳化是钢筋发生锈蚀的前提,钢筋开始锈蚀的时间为混凝土保护层减掉碳化残量后的完全碳化时间;混凝土保护层开裂前钢筋锈蚀速度缓慢,混凝土强度衰减是承载力下降的主导因素,保护层开裂后钢筋锈蚀速度较快,加速了结构承载力的下降;当锈蚀量超过0.3mm后,钢筋锈蚀对承载力的影响逐渐减小;当结构承载力随着材料劣化而下降到承载力极限时,标志着结构使用寿命的终结。     

外贴CFRP加固RC简支梁粘结界面温度剪应力分析

在良好的粘结状态下,基于平截面假定与线弹性假定,建立了CFRP加固RC简支梁的本构关系与力学平衡微分方程,再引入边界条件,对碳纤维增强复合板材加固钢筋混凝土简支梁的粘结界面温度剪应力的函数表达式进行了推导.通过表达式,阐明了温度剪应力与混凝土梁的抗弯刚度和粘贴层的硬度等因素有关.为加固结构在服役期健康状况评估和结构设计提供参考.