钢筋钢纤维高强混凝土梁的抗弯性能试验研究

通过6根钢筋钢纤维高强混凝土梁抗弯性能试验,研究普通钢筋高强混凝土梁掺入钢纤维后的破坏特征和受力性能,分析纵筋配筋率和钢纤维体积率对钢筋钢纤维高强混凝土梁抗弯极限承载力、抗裂弯矩、最大裂缝宽度及截面刚度的影响。试验结果表明:与普通钢筋高强混凝土梁相比,钢纤维的掺入可以有效约束裂缝发展,显著提高梁的抗弯承载力、整体刚度和极限变形能力。结合本文试验结果以及现行规范计算方法,提出抗弯承载力计算公式和最大裂缝宽度计算公式,计算结果与试验结果吻合较好,可为实际工程应用提供参考。     

混凝土连续梁板中无黏结CFRP筋应力增长规律

使用CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer)筋代替高强钢筋作为预应力筋,环氧涂层钢筋作为非预应力筋,可避免因预应力筋锈蚀而引起的结构物承载力下降和耐久性降低。把握无黏结CFRP筋应力增长规律是准确计算无黏结CFRP筋预应力混凝土梁(板)刚度、裂缝开展宽度及抗弯承载力的基础。针对无黏结预应力混凝土梁板在承载过程中无黏结CFRP筋不符合变形平截面假定的特点,应用等刚度法及弯矩-曲率非线性分析法,编制可用于分别考察正常使用极限状态和承载能力极限状态无黏结CFRP筋应力增长规律的计算程序。基于大量电算分析结果,得到受拉区非预应力筋配筋指标、预应力筋配筋指标、CFRP筋弹性模量、加载形式、跨高比、预应力筋合力点至受压区边缘的距离、受压区非预应力筋及受压翼缘等参数对正常使用阶段及正截面承载能力极限状态下连续梁板中无黏结CFRP筋应力增长的影响规律;建立部分预应力混凝土连续梁板中无黏结CFRP筋在正常使用阶段和正截面承载能力极限状态下应力增量的计算公式。     

圆截面玄武岩纤维复合筋混凝土构件受弯性能试验研究

制作了不同配筋率的长1.5 m、直径0.2 m的圆截面玄武岩纤维复合筋(Basalt Fiber Reinforced Plastic,BFRP)混凝土受弯构件,监测构件在受弯过程中BFRP筋的力学特征,分析构件的破坏特征及承载能力。结果表明:圆截面BFRP筋混凝土构件的正截面应力沿高度呈较好的线性分布,满足平截面假定;构件开裂阶段较短,正常使用阶段开裂荷载为正常使用极限荷载的51%～67%;配筋率越高构件的承载力越高,当配筋率高于1.6%时单纯地提高配筋率对承载力的贡献不大; BFRP筋受到的力随外加荷载的增大而增大,受拉区的BFRP筋无突变,受压区有突变。此外,修正了圆截面BFRP筋混凝土结构承载力计算公式,根据试验确定待定系数β=2.60。     

缓粘结预应力混凝土结构试验研究

通过缓粘结预应力混凝土受弯构件实验研究，给出了不同龄期下张拉预应力筋所需克服的摩阻力范围，从开裂弯矩，极限弯矩，裂缝形式和荷载－挠度曲线等各个方面，把缓粘结预应力构件与传统的后张法（有粘结，无粘结）预应力构件进行了对比分析，得出缓粘结预应力构件在张拉两个月后，其工作性能可等同于有粘结预应力构件的结论，为缓粘结预应力体系设计提供了依据。     

GFRP—钢混合配筋混凝土板的耐久性及抗弯性能研究

为了研究GFRP筋—钢筋混合配筋混凝土板的耐久性及抗弯性能,以混凝土碳化深度到达钢筋表面为标志,结合钢筋表面去钝化时间最小均值计算公式,对比分析6组不同配筋布置的GFRP筋—钢筋混合配筋混凝土板的耐久性。推导GFRP筋—钢筋混合配筋混凝土板适筋破坏的正截面受弯承载力计算公式,利用推导的受弯承载力计算公式对7组具有相同整体配筋率、不同GFRP筋与钢筋面积比的混合配筋板的抗弯承载力进行计算。研究结果表明:GFRP筋与钢筋合理混合布置,可较大程度地提高混凝土结构的耐久性和抗弯承载力。将钢筋布置于远离迎风面、角区的中间位置时,构件耐久寿命比传统的截面单一钢筋配筋方式延长1.19倍,耐久性达到最佳效果;随GFRP筋与钢筋面积比的增加,构件抗弯承载力提高的百分比最大可达到52.7%,且抗弯承载力随面积比的增加而增大。     

长期腐蚀环境影响下GFRP-钢混合配筋混凝土构件的抗弯性能研究

为了研究长期腐蚀环境影响下GFRP-钢混合配筋混凝土构件的抗弯性能,分别研究水分、温度以及酸碱环境等多种因素长期作用下,GFRP筋与钢筋抗拉强度、有效受拉面积以及同混凝土黏结性能方面的变化。基于构件腐蚀后老化GFRP筋、锈蚀钢筋同混凝土协同工作关系发生的变化,通过构造新的几何条件,推导腐蚀GFRP-钢混合配筋混凝土构件正截面抗弯承载力的计算公式,利用推导的公式分析不同GFRP筋老化率及钢筋锈蚀率对构件抗弯承载力的影响。研究结果表明:GFRP-钢混合配筋混凝土构件在腐蚀环境长期作用下,GFRP筋与钢筋在抗拉强度、有效受拉面积以及黏结性能方面都有不同程度的降低;随着GFRP筋材料老化率、钢筋锈蚀率的不断增加,构件抗弯承载力损失率也不断增加,当GFRP筋老化率达到27%时,钢筋锈蚀率达到35%,构件抗弯承载力也相应损失21.46%。     

跨座式单轨交通预应力钢混组合轨道梁设计

针对现有混凝土单轨交通轨道梁自重大易开裂的缺点提出了一种新型的预应力钢混组合轨道梁,利用内部钢箱和两侧、顶面外包混凝土协同工作,并在钢箱内配置体外预应力筋达到改善轨道梁受力和使用性能的目的。本文给出了这种新型轨道梁的详细设计过程,手算内容主要是正常使用极限状态的验算和承载力极限状态的验算,包括抗弯抗剪承载力、稳定性以及挠度验算,再利用ANSYS建模计算,并与手算结果对比,保证结果的可靠性。最后,按照有限元计算结果调整预应力筋方案,使两侧外包混凝土的应力满足规范要求,最终得到这种新型的预应力钢混组合轨道梁的截面布置和预应力筋的合理配置。     

超高性能混凝土梁正截面承载力

对超高性能混凝土(UHPC)的单轴受压应力一应变全曲线和UHPC梁的受力性能进行试验研究及理论分析.试验结果表明:UHPC具有良好的受压变形性能,其应力峰值点应变达0.0035,极限应变可达0.004 5;UHPC梁具有良好的受拉变形能力及裂缝分布,其极限变形达梁跨径的1/30.1～1/71.8,梁体的混凝土应变基本符合平截面假定.基于UHPC的初裂抗拉强度得到的UHPC梁截面塑性影响系数为1.53.并据此建立UHPC受弯构件的开裂弯矩计算公式和极限承载能力计算公式,预测UHPC梁的破坏模式、开裂弯矩以及极限弯矩.计算结果具有较高的精度.     

CRTSⅢ型双向先张预应力混凝土轨道板张拉台座设计研究

对双向张拉的预应力混凝土轨道板张拉台座进行设计研究与计算,结果表明:所设计的张拉台座抗倾覆性满足要求,按极限承载力对地梁配筋,验算了其抗裂度满足要求。按照型钢混凝土结构设计方法,对张拉墙体进行抗弯抗剪计算,其安全系数较高。对所设计的型钢混凝土张拉台座进行空间有限元分析,得到应力、应变、位移等一系列评价结构安全性的重要信息,计算值小于设计值,进一步验证了结构设计的合理性。     

国外关于预应力筋锚固长度的研究综述

准确确定预应力筋的锚固长度对于计算预应力构件的抗弯和抗剪承载力意义重大。对国外有关预应力筋锚固长度的研究作一文献综述,结合美国既有规范ACI318和AASHTO以及其它研究成果汇总了锚固长度的计算公式,探讨了预应力筋直径、混凝土强度等对锚固长度的影响。     

配筋钢丝网混凝土T形梁抗弯承载力试验研究

通过时配筋钢丝网混凝土T形梁的抗弯承栽力试验,研究钢丝网混凝土T形梁正截面抗弯承载力的计算,并对影响钢丝网混凝土受弯构件抗弯性能的因素进行了分析.试验结果及研究表明,钢丝网能有效地提高混凝土受弯构件的抗裂性能和抗弯承载力.     

预制混凝土节段胶拼梁抗拉强度试验研究

铁路胶拼梁在抗裂性检算时，如不考虑接缝的抗拉强度，会导致梁体预应力较大，造成预应力材料的浪费。通过24 m胶拼梁的静载试验，进行胶接缝的抗拉强度研究，并以此试验梁为例，对梁体接缝和跨中截面的抗裂安全系数及预应力钢筋用量进行计算分析。结果表明：胶拼梁开裂的首条裂缝不是出现在接缝处，而是出现在跨中节段的钢筋混凝土区内；接缝处的裂缝出现在节段端面的素混凝土薄层内；接缝截面是胶拼梁抗裂性检算的控制截面，接缝处的抗拉强度可按0.6倍的混凝土极限抗拉强度计算，要满足抗裂安全系数1.25的要求，设计弯矩下接缝截面受拉边缘的压应力水平应高于1 MPa；考虑胶接缝的抗拉强度，可以降低梁体的预压应力水平和预应力钢筋用量；胶拼梁节段拼接面的处理程度对接缝抗拉强度的影响明显，界面处理得好，可以提高接缝的抗裂性能。     

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.     

超高性能混凝土预制板现浇湿接缝抗弯性能试验研究

为明确接缝及接缝内纵筋不同构造对超高性能混凝土(Ultra-high Performance Concrete,UHPC)预制板现浇湿接缝受弯性能的影响,以接缝设置及接缝内纵向钢筋连接方式为试验参数,对5块UHPC预制板试件的抗弯性能进行试验研究,获得UHPC板全过程的受力变形行为,推导了无缝和带接缝UHPC桥面板抗弯承载力的统一计算公式。研究结果表明：接缝试件的破坏形态均为接缝截面受拉钢筋屈服后受压区UHPC压碎的正截面破坏。与纵筋连续的无缝整浇试件相比,接缝内纵筋采用直筋连续、直筋搭接、水平环形搭接和垂直环形搭接接缝试件的开裂荷载分别减少了54.6%,52.0%,51.0%和54.6%;屈服荷载分别减少了34.4%,35.7%,34.5%和33.3%;峰值荷载分别减少了29.7%,29.6%,34.7%和29.5%;延性分别提高了17.6%,2.9%,8.8%和5.9%。接缝试件的抗裂性能和抗弯性能是由接缝截面的性能所控制。当现浇接缝段内纵筋直筋部分的搭接长度满足规范要求时,接缝段内纵筋的不同构造形式对试件的抗弯性能影响较小,实际工程中,可采用较为简便的直筋搭接方式。提出了无缝和带...     

无粘结CFRP筋部分预应力混凝土简支梁试验与分析

用CFRP（Carbon Fiber Reinforced Polymer）筋替代高强钢筋作预应力筋，用普通钢筋作非预应力筋，可避免因预应力筋锈蚀而引起的结构物承载力下降和耐久性降低。为解决CFRP筋锚固问题，在XM夹片锚具与CFRP筋间设置2个一定长度的半圆钢管，通过填充于2个半圆钢管与CFRP筋间的环氧树脂，将张拉及锚固时锚具的夹持力较均匀地分布给夹持区的CFRP筋。根据综合配筋指标的不同，设计和完成了4根以CFRP筋作无粘结预应力筋、普通Ⅱ级钢筋作非预应力筋的无粘结部分预应力混凝土简支梁试验。试验表明：试验梁的平均裂缝间距仅与非预应力筋直径、有效配筋率及混凝土保护层厚度有关，与无粘结CFRP筋的配置无关。使用阶段按应力增量类比，将无粘结CFRP筋等效为有粘结非预应力筋的换算系数，取为0．35；裂缝分布不均匀系数为1．31；给出计算结果与试验结果吻合良好的裂缝宽度及刚度计算公式；获得了这类梁中无粘结CFRP筋极限应力增量随综合配筋指标增大而线性减小的变化规律，进而基于力的平衡提出了这类梁正截面承载力计算公式。     

两种不同环境下预应力混凝土梁疲劳破坏试验对比分析

以我国目前普通铁路既有线上32 m跨度全预应力混凝土简支T梁为工程背景,通过12片1/6预应力混凝土模型梁非腐蚀环境和腐蚀环境下疲劳试验,对预应力混凝土梁疲劳破坏形态进行研究,对其破坏机理进行分析,结果表明非腐蚀环境下,恒、活载跨中弯矩在0.45Mu时为配筋合适的预应力混凝土梁疲劳破坏时的临界荷载点(Mu为跨中静载极限弯矩,临界点以疲劳寿命为200万次进行定义),超过该临界点后,需要适时加固;腐蚀环境下,梁底普通钢筋锈蚀后(预应力筋不锈蚀),疲劳损伤程度随锈蚀率增大而增大,锈蚀率越大疲劳寿命越短;锈蚀率7%为腐蚀疲劳破坏的临界点(临界点以疲劳寿命为200万次进行定义),超过腐蚀临界点以后,需要对预应力混凝土梁进行加固。两种不同环境下预应力混凝土梁疲劳破坏试验对比分析结果表明,预应力混凝土梁中非预应力筋虽然对静载承载力贡献不大,但是对疲劳抗裂作用明显,设计中应保证非预应力钢筋配置充足,包括充足的细密的箍筋、侧面纵向补充钢筋和梁底纵向抗裂钢筋、锚下螺旋钢筋等非预应力筋,以便分散裂缝宽度,提高疲劳破坏时的延性。     

预应力碳纤维片材加固的桥梁使用阶段应力分析初探

预应力碳纤维加固技术因其能明显提高受弯构件在使用阶段的承载力（开裂弯矩、屈服弯矩）和开裂以后的刚度,并且抗腐蚀、耐疲劳而逐渐成为研究的热点。参照设计规范,初步提出了预应力碳纤维片材加固钢筋混凝土梁在使用阶段的应力计算公式,并针对某一实桥,借助设计软件Midas Civil,应用所提出的公式试算了该桥加固以后使用阶段的应力。试算结果表明,预应力碳纤维板的加固效果好于预应力碳纤维布。     

新型FRP筋预应力混凝土梁试验研究与有限元分析

与采用手糊工艺制作的传统FRP筋相比,采用拉挤工艺生产的新型FRP筋具有抗腐蚀性能优良、抗拉强度较高、比重小、弹性模量较低、抗剪强度和抗挤压强度低等特点。本文在国内首次对新型FRP筋有粘结与无粘结预应力混凝土梁的受力过程、破坏形态、预应力筋应力损失、正截面抗裂度以及正截面承载力等受力性能进行了试验研究和非线性有限元分析,并提出了有关设计建议。     

带板托预应力钢-混凝土连续组合梁抗裂度计算

根据文中的基本假设,推导了带板托预应力钢-混凝土连续组合梁的抗裂度计算公式及简化计算公式,其公式形式上能与现行的混凝土结构抗裂度计算公式相协调;经过计算统计,提出了简单实用的带板托钢-混凝土组合梁负弯矩区截面塑性系数表,其计算结果与11片预应力钢-混凝土连续组合试验梁的实测结果吻合较好.研究成果已应用于工程设计.     

弯起预筋PPC T梁疲劳抗剪性能的研究

本文分析比较4片弯起预筋和13片直线预筋PPC T梁疲劳抗剪试验结果,提出了具有弯起预筋T梁斜截面疲劳开裂剪力的计算公式,计算值与试验值基本符合。并对以主拉应力准则或以斜截面疲劳开裂剪力折减系数两种计算斜裂面开裂剪力的表达式进行了分析。试验证明,弯起预筋T梁比直线预筋的抗剪强度有所提高,可偏安全地采用直线预筋T梁计算公式进行预测。