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%.      

循环荷载作用下路基土体塑性变形研究

在分析岩土体在重复荷载作用下永久变形产生和发展的规律,以及对常用重复荷载作用下土体永久变形计算方法的基础上,采用单元强度随机生成的有限元方法对重复荷载下岩土体永久变形规律进行了数值仿真,得出以下主要结论:采用单元强度随机生成的有限元方法模拟方法能够较好的表现土体永久变形的基本规律,路基岩土材料的强度变异性是土体在重复荷载下累积变形表现与其他材料差别的主要因素;红层软岩路堤在不同大小的车辆荷载作用下塑性累积变形逐渐发展;当汽车荷载较小,路基在车辆荷载作用下的变形可以稳定。当荷载较大,则沉降渐进发展而且不能稳定,会出现路基土体移动,路基脱空等病害。     

开裂钢筋混凝土梁正常服役有效惯性矩随机分析

由于混凝土材料的不确定性和非线性特性,开裂钢筋混凝土梁的有效惯性矩很难准确地预测,往往影响了对结构正常使用极限状态的准确估计.按我国规范,推导了在正常使用极限状态范围内,钢筋混凝土梁的有效惯性矩无量纲表达,并利用蒙特卡洛抽样进行了随机分析;对应不同的配筋率,研究了有效惯性矩随机分析和确定性分之间的差异及其产生的机理,利用偏相关系数表达各随机变量与有效惯性矩之间的敏感性.分析结果表明:由于混凝土的开裂非线性,采用模型参数的均值进行确定分析的结果与采用模型随机参数进行随机分析结果的均值不一致,这种不一致是由混凝土截面开裂发生的随机性与开裂前后刚度的差异共同引起;通过随机分析结果回归,给出了钢筋混凝土梁有效惯性矩的预测均值与95%保证率的预测范围列表;混凝土抗压强度对有效惯性矩几乎没有影响,而混凝土抗拉强度的敏感性最大.      

钢筋混凝土偏心受压柱长期变形随机分析

混凝土收缩徐变具有显著的不确定性,需要采用随机方法进行有概率保证意义的长期变形分析.采用基于响应面的蒙特卡洛抽样技术,将GL2000模型中影响混凝土结构长期变形的因素作为随机变量,建立了混凝土结构的长期变形随机性分析模型.利用该模型进行了钢筋混凝土偏心受压柱长期变形随机分析,并考察了混凝土抗拉强度对长期变形的影响.在算例中,当偏心率接近1.0时,抗拉强度的敏感性系数达到峰值0.6,然后逐渐降低;当偏心率为1.6时,抗拉强度的敏感性系数基本为0.分析结果表明,钢筋混凝土柱开裂前,混凝土抗拉强度对其长期变形没有影响;随着偏心率的增大,混凝土开裂程度加深,其对长期变形的影响逐渐增大至峰值而后逐渐减小.      

盖板体外预应力加固的应力增量统一算法

基于体外预应力筋应力增量与梁体跨中挠度及混凝土压应变的相关性,提出了盖板体外预应力筋加固的结构计算模型.利用结构变形前后的几何关系,导出了体外预应力筋应力增量的统一表达式,并用室内模型试验证明计算方法的准确性.同时分析了影响体外筋应力增量的力筋面积、预应力值、外荷载形式及既有梁配筋率等参数的敏感性,可为实际工程提供理论支持.     

冷轧带肋钢筋混凝土受弯构件的疲劳界限配筋率

对配有不同配筋率的冷轧带肋钢筋混凝土简支标准梁(550 mm×150 mm×150 mm)进行了等幅疲劳荷载试验研究,试件配筋率分别为0%、0.29%、0.487%、0.934%和1.946%.这批试件的疲劳破坏形式为折断破坏、弯拉破坏和剪压破坏.针对不同的疲劳破坏形式,提出了两个疲劳破坏界限配筋率的概念,并推导了可供配筋混凝土路面设计参考的疲劳破坏界限配筋率.     

钢筋混凝土T型梁桥裂缝特征参数与结构评估试验研究

通过室内钢筋混凝土模型T梁的荷载试验,将裂缝特征统计参数经回归分析并结合结构非线性分析,建立了从裂缝统计特征参数推测结构配筋率的方法,从而对已严重开裂的钢筋混凝土T型梁桥进行有效评估。将结构外观检查的定性评估提高为定量评估,具有重要使用价值。     

混凝土抗震框架变形能力弹塑性可靠度敏度分析

采用杆系 层模型,将改进的计算结构静力可靠度的JC法与Wilson θ法相结合,建立了钢筋混凝土抗震框架侧向变形能力弹塑性时程可靠度算法,并用此算法对影响钢筋混凝土抗震框架层间变形能力弹塑性时程可靠度的结构参数随机变量进行了敏度分析.结果表明,所有结构参数中,混凝土弹性模量和梁、柱截面尺寸的变异性对钢筋混凝土抗震框架层间变形能力弹塑性时程可靠度的影响最大;对于同一结构参数,其变异性对抗震框架层间变形能力弹塑性时程可靠度的影响在整个地震动过程中随时间变化.     

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.     

轴心受压方形截面钢管混凝土叠合柱耐火性能

为探讨轴心受压方形截面钢管混凝土叠合柱的耐火性能,对4根轴心受压方形截面钢管混凝土叠合柱进行了试验研究,并对火灾荷载比、截面含管率和截面边长等对耐火性能的影响进行了有限元分析.研究结果表明:当火灾荷载比减小、截面含管率和截面边长增大时,火灾作用下试件的轴向膨胀变形增大,轴向压缩变形减小;在相同的升温曲线和火灾时间作用下,截面边长增大时,柱内温度降低;含管率变化对柱内温度场影响较小.火灾荷载比、截面边长和长细比是影响轴心受压方形截面叠合柱耐火性能的主要因素;含管率、纵筋配筋率和材料强度变化对轴心受压方形截面叠合柱耐火性能的影响较小.      

GFRP筋混凝土梁正截面受弯性能试验研究

为深入研究GFRP筋混凝土梁弯曲性能及设计方法,通过36根混凝土梁(其中GFRP筋混凝土梁21根,钢筋混凝土梁15根)的四点弯曲试验,对GFRP筋混凝土梁正截面的受弯性能进行了研究.在配筋率、几何尺寸、混凝土强度相同的条件下,对比分析了GFRP筋混凝土梁与钢筋混凝土梁的挠度及承载力特性;推导了GFRP筋混凝土梁受弯承载力、界限受压区高度的计算公式,并用试验数据验证了公式的正确性.结果表明:GFRP筋混凝土梁与钢筋混凝土梁的最大挠度之比为1.5～2.5;初裂承载力之比为0.53～0.69,极限承载力较接近,比值为0.75～1.02;GFRP筋混凝土梁界限相对受压区高度为0.17～0.20.建议取配筋率为1.4倍平衡配筋率,以使构件具有足够的承载力储备.     

预应力超高强混凝土梁抗弯性能试验研究

为研究预应力超高强混凝土梁的受弯性能,对4根后张法有粘结预应力超高强混凝土梁进行了试验研究,分析了预应力筋高度和预应力筋配筋率对其受力过程、破坏形态和裂缝开展情况的影响,并通过大型通用有限元程序ANSYS对预应力超高强混凝土梁承载力进行了模拟计算。结果表明：预应力筋高度和预应力筋配筋率对超高强混凝土梁的承载力和裂缝开展情况均有一定的影响; ANSYS模拟计算所得的开裂荷载、屈服荷载以及极限荷载与试验结果较吻合。研究结果可为超高强混凝土梁的设计及研究提供一定的基础依据。     

反复荷载下钢筋混凝土平面应力问题有限元非线性分析

本文采用有限元法，对承受反复荷载的钢筋混凝土构件的平面应力问题进行了非线性分析，提出了较为合理的材料本构模型。其中，对开裂后的混凝土考虑了裂面接触效应。本文采用了建立在等效单轴应变概念基础上的增量式正交异性模型来描述混凝土的双向受力性能，并对该模型中的主轴旋转规则进行了改善。采用以本文所述方法编制的程序进行了实例分析，分析结果与试验结果吻合良好。     

考虑混凝土损伤演化的钢筋混凝土梁寿命分析

为了建立能方便于工程应用并能够反映钢筋混凝土梁寿命衰减机理的钢筋混凝土梁寿命分析模型,文章研究了混凝土收缩以及荷载长期效应对结构损伤演化和服役寿命的影响,重点考虑了混凝土的损伤演化过程与拉伸区的拉应力对寿命的影响,对现有的钢筋混凝土梁的挠度计算公式进行修正,建立了新型的钢筋混凝土梁的挠度计算公式.在该挠度计算公式的基础上,获得了钢筋混凝土梁的寿命分析模型,该寿命分析模型以《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）规定的桥梁长期挠度限值作为钢筋混凝土梁无法安全服役的限值.研究结果表明：文中修正的钢筋混凝土梁挠度计算公式能够较准确地计算钢筋混凝土梁在长期服役荷载下的任意时刻的挠度值,所建立的钢筋混凝土梁的寿命分析模型能方便地得到梁的安全服役寿命,并具有一定程度的可靠性.     

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．     

CFRP布加固钢筋混凝土T梁效果分析

碳纤维复合材料具有轻质、高强以及耐腐蚀等优点,在旧桥加固工程中得到广泛应用,但由于其力学性能和破坏模式比普通钢筋混凝土梁复杂,在理论和数值分析方面的研究相对滞后。依托某T型钢筋混凝土桥梁加固实例,运用ANSYS有限元软件建立模型进行分析,解决了CFRP布加固构件非线性数值求解难以收敛的问题。加固后T型梁的跨中挠度和最大应力相比于加固前分别下降了10．4％和17．1％了,然而极限承载力提升了52％,这表明CFRP布加固可以很好地改善钢筋混凝土梁的受力性能。     

ANSYS在体外预应力混凝土简支梁非线性分析中的应用

通过对ANSYS在体外预应力混凝土简支梁非线性分析中的应用进行介绍,并结合混凝土和钢筋的材料非线性以及结构几何非线性．建立两根体外预应力简支梁的三维分析模型,对三分点荷载作用下加载直至破坏的全过程进行分析、模拟．结果表明ANSYS能较好地模拟出受力全过程,可分析转向块对体外预应力混凝土简支梁受力性能的影响。     

锈蚀RC梁抗弯承载力计算方法研究

工程中钢筋混凝土梁纵向受力钢筋锈蚀情况复杂，梁上作用荷载形式多变. 为获取锈蚀RC （reinforced concrete）梁的抗弯承载能力，以锈蚀钢筋混凝土简支梁为研究对象，将锈蚀RC梁视为由混凝土和锈蚀底部纵筋组成的存在粘结-滑移的组合梁，依据混凝土与锈蚀钢筋之间的变形协调条件，给出了以挠度表达的锈蚀RC简支梁平衡微分方程；将平衡微分方程的齐次解作为单元形函数，推导出了锈蚀钢筋混凝土梁的单元刚度矩阵、等效节点荷载列阵以及每一荷载步锈蚀梁的内力计算公式；建立了能准确反应简支梁上荷载作用形式以及钢筋锈蚀状况的锈蚀RC梁抗弯承载力计算模型；最后通过17根锈蚀RC简支梁的试验数据对建议计算方法进行验证. 验证结果表明，抗弯承载力试验值与计算值之比的平均值为1.06，方差为0.012，二者吻合良好，该计算方法准确.      

聚丙烯纤维增强混凝土梁变形性能的试验研究

为探究PP-ECC梁与RC梁变形发展规律的区别,通过逐级加载和循环加载两种加载制度对4根PP-ECC梁和4根RC梁进行抗弯试验;同时,基于有效惯性矩法推导出适用于短期荷载作用下PP-ECC梁的最大变形计算公式. 研究结果表明:逐级加载下,PP-ECC梁呈现出更为明显的塑性变形阶段,与RC梁相比,PP-ECC梁经过5次循环加载后的循环荷载变形曲线与原曲线拟合度较好;循环加载过程中,PP-ECC梁在基准荷载下的加载变形增长率和卸载变形增长率均小于相同配筋率的RC梁,呈现出更好的抗损伤变形能力和变形恢复能力;基于有效惯性矩法推导出的变形修正模型计算结果与试验结果拟合度较好,可应用于实际工程对PP-ECC梁在短期荷载作用下最大变形的计算.      

FRP加固病害混凝土受弯构件的抗弯性能研究

应用弹性力学理论分析了粘贴碳纤维加固钢筋混凝土梁前后以及考虑预载作用下加固梁的受弯全过程。计算梁体极限荷载承载力并将计算结果与试验结果进行比较。结果表明,与普通钢筋混凝土梁相比,采用FRP加固的钢筋混凝土梁的强度、刚度、抗裂缝能力、耐久性有明显提高。