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。     

钢—高配筋现浇混凝土结合梁裂缝宽度试验研究

随着结合梁的设计由拉应力限值由裂宽度限值的转变，如何计算结合梁混凝土板的裂缝宽度已成为一个日益重要的问题。对此，国内外目前尚无较成熟的公式，大多借用普通钢筋混凝土结构裂缝宽度的计算公式，本文结合芜湖公铁两用和长江大桥受拉区裂缝宽度控制的工程实际问题，对两根大型钢－高配现浇混凝土结合梁T1,T2分别进行了疲劳试验和极限承载力试验，研究了结合梁混凝土板裂缝宽度及其发展，研究结果表明：现有混凝土结构裂缝宽度计算公式对影响结合梁裂缝宽度因素的考虑并不全面，所得计算结果与实测结果不能很好地吻合。对于钢－高配筋现浇混凝土结合梁，除普通钢筋混凝土结构已考虑到的因素外，还有许多其他更为复杂的因素应加以考虑，其中栓钉数量及布置方式是影响结合梁混凝土板裂缝宽度的重要因素。     

FRP筋混凝土板裂缝宽度的计算方法

基于FRP筋混凝土梁裂缝宽度计算公式研究了FRP筋混凝土板裂缝宽度的计算方法,探讨了板与梁结构特征差异对裂缝宽度计算的影响机理。引入平均裂缝间距、截面内力臂系数、FRP筋应变不均匀系数等参数的修正方法,建议取消对有效配筋率下限值的规定。利用该方法对FRP筋混凝土板在不同的有效配筋率和受拉区FRP筋应力影响下的裂缝宽度进行了计算。结果表明:有效配筋率0.01,公式修正前后计算得到的裂缝宽度相对误差均10%。修正后的公式更能合理反映FRP筋混凝土板裂缝宽度的计算结果;公式中受拉区FRP筋应力修正前后得到的裂缝宽度相对误差均3%,其修正结果对构件裂缝宽度变化影响较小。     

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     

预应力混凝土偏心受拉构件斜截面抗裂性及抗剪强度的计算方法研究

结合 4个工字形截面构件的试验 ,对预应力混凝土偏心受拉构件斜截面抗裂性及抗剪强度的计算方法进行了研究 ,提出了计算公式及相关参数。研究结论可供结构设计及修改规范时参考。     

钢筋混凝土偏心受压构件案例计算与分析

采用混凝土结构设计规范(GB50010—2002)对矩形截面偏心受压构件进行承载力计算中可能造成一些异常的计算结果而导致不安全因素。本文通过对多个案例的计算及分析，从实用角度对规范提出改进建议，并提出简单可行的计算方法计算偏压构件的经济配筋。     

钢筋混凝土箱形截面构件最小配筋计算

根据钢筋混凝土箱形截面构件受弯时其受拉翼缘底板混凝土在开裂前参与承受弯距的事实，由单筋矩形钢筋混凝土截面构件极限状态法的最小配筋率推导出单筋箱形截面构件极限状态法的最小配筋面积的计算方法。此方法也适用于其它带受拉翼缘的工字形截面构件的最小配筋计算。     

不锈钢钢筋混凝土在地铁设计中的应用

从钢筋腐蚀寿命的角度出发说明不锈钢钢筋应用于地铁混凝土结构所具有的优势;利用现有的8根不锈钢钢筋混凝土梁的正截面承载力试验数据进行计算对比,结果表明《混凝土结构设计规范》关于梁正截面承载力的计算公式同样也适用于不锈钢钢筋混凝土梁,且计算偏于安全,同时还给出不锈钢钢筋与普通钢筋的对换表,方便不锈钢钢筋混凝土构件的设计;比较分析纵向受拉钢筋在不同应力比下不锈钢筋与普通钢筋混凝土构件最大裂缝宽度,得出在钢筋应力水平小于0.6的情况下,可以按照普通钢筋混凝土构件进行裂缝计算;针对地铁顶纵梁设计的耐腐蚀和造价两个方面提出不锈钢钢筋与普通钢筋混合使用的经济型构造措施,同时给出不锈钢钢筋建议使用的地下环境标准,为不锈钢钢筋混凝土在地铁设计中的实际应用提供参考。     

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。     

方钢管自密实混凝土加固钢筋混凝土方柱轴心受压承载力

采用统一强度理论,对方钢管自密实混凝土加固钢筋混凝土方柱的轴心受压机理和约束模型进行分析,考虑方钢管材料的特点及对混凝土的约束作用,提出了方钢管自密实混凝土加固钢筋混凝土方柱的轴心受压承载力计算公式,将计算公式与文献试验结果进行对比,验证了该理论公式的正确性,并得出统一强度理论参数b、钢管厚度t、参数k等因素对承载力的影响规律。该结果为此类方钢管自密实混凝土加固钢筋混凝土方柱轴心受压承载力的计算提供了一定的理论依据。     

应变硬化水泥基复合材料柱偏压性能研究

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。对8根不同配筋率柱构件进行了偏心受压力学性能试验。结果表明,在同等条件下,偏心水平很高时,钢筋增强ECC(R/ECC)柱比钢筋混凝土(RC)柱具有更高承载力、延性、裂缝控制能力和损伤容限能力,且RC柱最终出现了明显的基体剥落现象,R/ECC柱由于纤维桥联作用始终未出现ECC剥落现象。RC柱的裂缝宽度在极限荷载时达到了2 mm。相比之下,R/ECC柱的最大裂缝宽度基本维持在60μm。在试验研究基础上提出了理论计算模型,和试验结果对比吻合良好。最后,通过参数分析,对比了RC柱与R/ECC柱的受压承载力-受弯承载力(N_u-M_u)相关曲线。     

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。     

钢纤维混凝土裂缝宽度计算方法综述

为准确计算钢纤维混凝土梁的裂缝宽度,设计2组6根不同配筋率的混凝土梁试验方案。基于试验裂缝宽度数据以及对国标、德标和国际规范Model Code的理论研究,分析得出以下结论:Model Code计算的裂缝间距最大,不同配筋方案对国标裂缝间距的影响不明显,对德标的影响最大。对比钢筋混凝土应变差,国标计算结果最大,Model Code的计算结果最小。外荷载及不同配筋方案均对于国标应变差影响最大。比较3种规范的裂缝计算误差率,可知Model Code计算结果相对精确,国标与德标误差均比较大。另外,国标钢纤维折减系数明显偏大,对裂缝宽度计算比较保守,而德标系数偏小,导致裂缝宽度计算结果偏小。目前,针对国标裂缝宽度计算参数的研究不足,建议进行更深入的试验研究。     

圬工受压构件刚度修正系数计算方法的讨论

采用非线性分析方法，对圬工受压构件进行全过程分析，计算构件弯矩增大系数η，由η反算刚度修正系数α。对50个模拟构件计算结果，以相对偏心距e0／h进行线性回归，建立α的计算公式。通过矩形桥墩的计算实例，对比了采用不同的α计算方法的η值。     

铁路隧道钢筋混凝土衬砌结构可靠度分析

研究目的:针对现行《铁路隧道设计规范》中钢筋混凝土构件极限状态方程存在的不足,本文细分钢筋混凝土衬砌中钢筋的各种受力状态,并寻求更精确适用的功能函数及可靠度计算方法,为按可靠度理论修订《铁路隧道设计规范》提供参考。研究结论:(1)基于荷载-结构法模型,通过调研分析得出钢筋受力状态判断的界定方程,建立了适用于隧道钢筋混凝土衬砌结构的大、小偏心受压构件的功能函数及极限状态方程;(2)根据钢筋混凝土衬砌功能函数,应用JC法基本原理,通过分析推导提出一套钢筋混凝土衬砌结构可靠度分析方法,并在铁路隧道标准图衬砌可靠指标计算中得到成功验证;(3)本文提出的钢筋混凝土衬砌的功能函数及可靠度分析方法可直接指导铁路隧道钢筋混凝土衬砌设计。     

对用名义拉应力控制预应力混凝土受弯构件裂缝宽度方法的2点改进

在名义拉应力裂缝宽度控制方法中,分别引入预应力度λ的影响和预应力筋第2工作阶段对裂缝宽度控制的有利影响,分别推导了考虑预应力度影响的预应力筋用量计算公式和考虑预应力筋第2阶段有利影响的预应力筋用量计算公式。对某工程实例进行计算分析,结果表明,使用名义拉应力控制裂缝方法计算预应力筋用量时考虑预应力度λ的影响,可以使预应力混凝土结构的设计更加经济、合理。对简支梁的试算分析结果表明,用2种名义拉应力控制裂缝方法算得的预应力筋用量均比用规范方法计算所得的大,而考虑Ap第2阶段贡献后,计算结果与用规范方法计算所得结果接近。     

FRP筋混凝土受弯构件最大裂缝宽度可靠度分析

FRP筋因其良好的抗腐蚀性能,可替代钢筋用于强腐蚀环境或有电磁绝缘要求的混凝土结构中,但它属于非金属材料且弹性模量较低,因此,FRP筋混凝土受弯构件将产生较大的裂缝宽度.目前,我国纤维增强复合材料建设工程应用技术规范中其最大裂缝宽度的计算公式是对混凝土设计规范中计算公式的简单套改,区别在于荷载组合形式采用标准组合和最大裂缝宽度限值放宽至0.5 mm,但并未对公式进行可靠性分析,其合理性有待考证.为此,本文选取荷载效应比、配筋率、FRP筋弹性模量、FRP筋直径、截面高度、保护层厚度以及混凝土强度等作为影响因素对FRP筋构件裂缝宽度可靠度水平进行评估,分析这些因素对可靠指标的影响规律,得到可靠指标的界限值.研究结果表明:按目前规范对FRP筋最大裂缝宽度的可靠指标控制较为保守,尤其是当荷载效应比较大时,可靠指标超过2.0,明显偏高,造成不必要的浪费.因此本文建议计算FRP筋受弯构件最大裂缝时,采用荷载准永久组合,这样其可靠度控制水平更为恰当.     

FRP片材加固钢筋混凝土梁挠度计算方法研究

采用纤维增强复合材料(FRP)片材加固钢筋混凝土梁可以大幅度提高其抗弯承载力,但其抗变形能力改善却并不显著。基于平截面假定,将FRP片材换算为受拉钢筋,推导换算后的截面有效高度增大系数表达式,通过有效惯性矩法分析得到FRP片材应变与实配受拉钢筋应变比值的变化规律。按照刚度解析法的思路,建立FRP片材加固的钢筋混凝土梁的抗弯挠度计算方法,得到的刚度计算公式在FRP加固量为零时可退化为GB50010—2010《混凝土结构设计规范》中普通钢筋混凝土受弯构件的抗弯刚度计算式。通过国内外相关试验梁数据验证表明,对于FRP加固的钢筋混凝土梁,采用本文计算方法得到的挠度计算值与试验值吻合较好,可供实际工程设计参考。     

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.     

铁路工程应用高强钢筋后裂缝宽度计算试验研究

为了研究高强钢筋对铁路桥涵混凝土构件裂缝宽度计算的影响,并验证文献[2]裂缝计算的适用性,对36根配置高强钢筋的混凝土构件进行了试验研究,通过32根构件的静载受弯试验和4根构件的重复荷载试验对该类构件的裂缝变化情况进行了观测和记录,结合收集到的部分同类试验数据,对构件的裂缝宽度计算进行了统计分析。试验结果表明:该类构件裂缝开展情况同普通钢筋混凝土构件一致,疲劳荷载作用下构件的裂缝宽度则随着重复加载次数的增加而增加,初期增长较快,后期趋于稳定,但是该类构件的裂缝宽度实测值与文献[2]计算存在一定偏差,利用收集到的高强钢筋裂缝数据对文献[2]中裂缝计算进行重新修正,提出的公式适用性良好,可以作为铁路工程应用高强钢筋裂缝计算的参考。