GFRP-钢混合配筋混凝土结构使用寿命预测方法研究

为了研究GFRP-钢混合配筋混凝土结构的使用寿命,由素混凝土以及混凝土环境下钢筋、GFRP筋三者使用寿命预测方法特点出发,探讨混合配筋结构中混凝土耐久性能、GFRP筋与钢筋面积比影响下结构使用寿命预测方法,提出混合配筋混凝土结构使用寿命预测优化模型。利用提出的预测模型对GFRP筋-钢混合配筋T梁结构使用寿命进行分析。研究结果表明:混合配筋混凝土结构的使用寿命由混凝土、钢筋以及GFRP筋3种材料共同决定,且随着混凝土的耐久性能及配筋面积比的差异,整体结构使用寿命也有所不同。混凝土的耐久性能较差时,整体使用寿命由混凝土决定;混凝土耐久性能较好时,整体使用寿命由GFRP筋与钢筋面积比以及混凝土环境中钢筋与GFRP筋使用寿命共同决定;该预测模型可用于混合配筋混凝土结构剩余使用寿命评估及其维修加固决策。     

铁路梁桥在多因素腐蚀环境影响下构件抗弯性能研究

为了研究西格铁路专用线中桥梁结构在多种因素腐蚀环境影响下抗弯性能的变化,分别分析水分、二氧化碳浓度以及氯离子等因素对钢筋抗拉强度、有效受拉面积、混凝土碳化以及两者之间的黏结强度等性能方面的影响,基于钢筋锈蚀之后与混凝土之间重新形成的协同工作关系,通过构造新的几何条件,对锈蚀钢筋混凝土构件抗弯承载力的计算公式重新进行推导,分析钢筋锈蚀程度对构件抗弯性能的影响。研究表明:钢筋混凝土构件在腐蚀环境长期作用下,钢筋的抗拉强度不断降低,有效受拉面积不断减小,混凝土碳化现象加剧,两者之间的黏结性能削弱;通过重新构造锈蚀钢筋与混凝土之间应变关系,推导得到的锈蚀钢筋混凝土构件抗弯承载力计算公式可以较好地反映试验结果;随着钢筋锈蚀程度的不断增加,构件抗弯承载力损失率也在不断提高,当锈蚀率达到17%时,构件承载力损失率可达到30.33%。     

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。     

预应力AFRP筋混凝土构件抗弯性能研究

基于平截面假定和截面内力平衡条件,推导了预应力AFRP(一种纤维增强复合材料)筋混凝土构件正截面受弯承载力及截面开裂弯矩计算公式,并对5组具有相同整体配筋率、不同初始张拉控制应力的AFRP筋混凝土构件的抗弯性能进行了对比。研究结果表明:提出的预应力AFRP筋混凝土构件抗弯承载力及开裂弯矩计算公式可有效描述该构件的受力特征;AFRP筋的张拉控制应力对AFRP筋混凝土构件极限抗弯承载力影响较小;而张拉控制应力的增大可有效提高AFRP筋混凝土构件的抗裂承载能力;当张拉控制应力接近于预应力AFRP筋极限抗拉强度的25%时,构件抗裂承载力相应提升77.65%,有效地延迟了截面裂缝开裂的时间,提高了结构的抗弯刚度。     

钢-混凝土组合箱梁的抗弯疲劳性能试验研究

通过3根简支钢-混凝土组合箱梁的静载试验以及重复加载试验,研究分析组合箱梁抗剪连接度对组合箱梁疲劳性能的影响,试验结果表明:重复荷载的反复作用使钢梁和混凝土翼板之间的相对滑移增加,造成组合梁截面刚度下降,挠度增大。在疲劳破坏发生之前,组合箱梁的刚度随加载次数的增加虽有下降,但仍保持线弹性状态,表明部分剪力连接的组合箱梁具有良好的抗疲劳性能,抗剪连接度越大,组合箱梁的抗疲劳性能越好。     

配筋混凝土箱梁长期受力性能的比拟杆分析

为使配筋混凝土箱梁长期受力性能的分析趋于简便,将线弹性匀质箱梁短期弯曲性能分析的比拟杆法推广应用于其长期受力性能的分析。引入按龄期调整的有效弹性模量来考虑箱梁混凝土徐变的影响,基于换算截面的原理来考虑箱梁配筋的影响,建立能综合考虑箱梁受力特征和配筋影响的混凝土箱梁长期受力性能分析的比拟杆法。对一根预应力混凝土模型箱梁进行长达1001d的徐变试验,并用其结果对所提方法的适用性进行验证。结果表明:混凝土箱梁长期受力性能的比拟杆法计算结果与试验结果之间吻合较好。与试验值相比,t0～1001d时段内箱梁顶板混凝土压应变的计算值相差7%～11%、跨中截面长期挠曲变形的计算结果相差9%～17%。随着持荷时间的增长,箱梁顶板的剪力滞系数逐渐减小,持荷1001d后剪力滞系数减小了7.1%。     

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.     

U型粘钢加固预应力混凝土梁抗弯性能试验研究

为了探讨不同损伤程度、粘贴钢板厚度和高度、有效预应力大小和加载方式等对粘钢加固部分预应力混凝土梁抗弯性能的影响,进行2片普通钢筋混凝土(RC)梁以及8片部分预应力混凝土(PPC)梁的U型粘钢加固抗弯试验和数值分析。结果表明:采用U型粘钢加固部分预应力混凝土梁能够有效抑制裂缝的扩展,显著提高加固部分预应力混凝土梁的正截面抗弯承载能力;部分预应力混凝土梁损伤后加固,其屈服荷载和刚度较未损伤加固梁均有不同程度的降低;初始有效预应力水平主要影响使用阶段的抗弯性能;非线性有限元模型能够预测U型粘钢加固梁的抗弯行为,计算结果与试验结果吻合较好;在实际工程中建议梁侧面粘贴钢板高度不超过梁高的1/3为宜。     

钢夹板螺栓连接胶合木梁抗弯性能研究

为探讨钢夹板螺栓连接胶合木梁的抗弯性能,针对采用钢夹板螺栓连接进行接长的胶合木梁的构造特点,考虑拼接的两段梁是否来源于同一根胶合木、螺栓顺纹间距及螺栓并列、错列布置3个影响因素,设计制作13组共39根试验梁,进行抗弯性能试验。采用有限元数值模拟方法,探讨钢夹板螺栓连接胶合木梁的破坏机理及螺栓端距和直径、钢夹板和胶合木厚度等影响参数对其抗弯性能和承载力的影响规律。试验与计算结果表明：螺栓顺纹间距对钢夹板螺栓连接胶合木梁的抗弯性能影响显著,而螺栓并、错列布置方式与拼接的两段梁是否来源于同一根胶合木对钢夹板螺栓连接胶合木梁的抗弯性能影响较小。随着螺栓顺纹间距的增大,试件的初始抗弯刚度和抗弯承载力明显提高。采用钢夹板螺栓连接方式可以实现胶合木梁的接长,在一定范围内增大螺栓端距和直径、钢夹板和胶合木的厚度还能提高钢夹板螺栓连接胶合木梁的抗弯承载力。装配式木结构中可以采用钢夹板螺栓连接方式对胶合木梁进行接长,其抗弯性能受螺栓顺纹间距的影响较大。对螺栓端距、螺栓直径、钢夹板厚度、胶合木厚度的参数研究可为装配式木结构的设计与应用提供参考。     

新型混合连接件双钢板混凝土夹层梁抗弯性能数值模拟

对一种具有新型混合连接件的双钢板混凝土夹层梁(SCS夹层梁)的四点弯曲试验进行了数值模拟。考虑了材料和几何的非线性行为,采用实体单元对结构中的剪力钉、高强螺栓、钢面板、混凝土芯等元件建模,同时考虑剪力钉连接件、高强螺栓以及钢面板和混凝土芯之间的复杂相互作用,建立了双钢板混凝土夹层梁的三维有限元模型,并将有限元计算结果与试验梁的跨中荷载-位移曲线、破坏模式、跨中荷载-应变曲线进行对比,对三维有限元模型的准确性进行了验证。进一步探究了夹层梁的混凝土芯强度、钢面板材料特性对梁抗折性能的影响。结果表明,提升混凝土强度对梁的弹性刚度和承载能力的影响不明显;钢面板特性对梁的弹性刚度影响不大,但可显著提高梁的承载能力。     

部分黏结FRP加固混凝土梁抗弯性能研究

为研究部分黏结FRP加固方式对加固梁延性等抗弯性能的影响,建立部分黏结FRP加固梁的有限元模型,提出等效完全黏结FRP加固梁理论,即按照总变形相等的原则将部分黏结FRP加固梁转化为等效的完全黏结FRP加固梁。数值分析结果表明:部分黏结FRP加固方式对加固梁的承载力影响不大,但随着无黏结长度的增加,梁屈服后的刚度有所下降,FRP的利用率和加固梁的延性均明显提高;等效完全黏结FRP加固梁与相应的部分黏结FRP加固试验梁抗弯性能吻合较好,利用等效完全黏结FRP加固梁理论进行部分黏结FRP加固梁的承载力和变形分析是可行的。     

预应力纤维片材加固混凝土梁抗弯性能研究

外贴轻质、高强、耐腐蚀的纤维增强聚合物(Fiber-Reinforced Polymet,FRP)片材加固技术,对改善混凝土梁的抗弯性能有限,且片材强度利用率较低.因此,结合黏贴纤维片材加固技术和体外预应力加固技术的优点,对钢筋混凝土梁采用外部黏贴预张的纤维片材进行加固开展相关的试验研究和理论分析.     

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。     

矩形钢管混凝土构件基本剪切性能研究

基于ABAQUS软件,建立了圆形及矩形钢管混凝土构件纯剪时的数值模型,并经圆形及方形构件纯剪试验结果对理论模型进行了验证,对矩形截面钢管混凝土构件纯剪受力下的力学性能进行了参数分析,建议了矩形钢管混凝土构件纯剪受力下极限抗剪承载力的计算公式。     

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。     

负弯矩作用下钢—混凝土结合梁性能研究

芜湖公铁两用长江大桥系双层，上层为公路桥，下层为双线铁路桥，为了使上层公路桥面板以帮助主桁上弦杆抵抗巨大的纵向压力，正桥全部采用混凝土桥面板与钢桁梁共同作用的板桁结合梁。但是，在主桥边跨各连中间墩附近的上层混凝土板却处于受状状态。为了给芜湖桥受拉区板桁结合梁提供合理的结构形式和设计依据，本研究制作了4根大尺寸结合梁，它们的尺寸，钢构件相同，但混凝土板及连接件的数目与布置不同，其中两根梁的混凝土板为全部工地现浇高配筋混凝土，另两根为预应力预,制混凝土板＋工地后浇微膨胀混凝土，在负弯矩作用下，每梁先做200万次疲劳试验，再做极限承载力试验，对结合梁的疲劳性能，极限状态，包括刚度，应变，混凝土板中的裂纹等作了对比研究，研究成果已应用于芜湖桥受拉区结合梁的设计。     

通过外包活性粉末混凝土型钢梁抗弯性能试验研究

基于三榀外包活性粉末混凝土型钢简支梁的抗弯性能试验,观察试件的破坏过程、裂缝的分布与开展情况、挠度的变化特点和试件的破坏形态,得到外包活性粉末混凝土型钢梁试件的承载能力、典型荷载-挠度曲线和混凝土及型钢沿梁跨中截面高度的应变值;分析试件的的承载能力特征、荷载-挠度曲线发展的阶段性特点和梁跨中混凝土及型钢应变的分布规律,推导外包活性粉末混凝土型钢梁开裂荷载及正截面抗弯极限承载能力的计算公式。研究结果可为外包活性粉末混凝土型钢梁正截面抗弯的有关进一步理论计算提供试验数据和理论依据,为外包活性粉末混凝土型钢梁构件的进一步精细化研究打下基础。     

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...