往复荷载下钢筋增强ECC梁的抗剪性能研究

高延性水泥基复合材料(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。本文对3根不同配箍率的钢筋增强ECC短梁进行低周反复荷载试验。结果表明:钢筋增强ECC(R/ECC)短梁比钢筋混凝土(RC)短梁具有更高的承载力、耗能能力和损伤容限能力。承载力的差异与斜裂缝开展密切相关,ECC梁细密裂缝处纤维的桥连作用使ECC能够持续提供稳定的抗剪承载力。基于有限单元法对RC梁和R/ECC梁的抗剪性能进行数值模拟,计算结果与试验结果吻合良好。基于有限元法分析了剪跨比、箍筋直径和箍筋间距等参数对R/ECC梁抗剪性能的影响。     

用预应力钢丝加固的RC梁抗弯性能试验研究

提出一种新型预应力加固方法——预应力钢丝-纤维增强水泥基材料加固技术(简称PS-FRC加固技术)。介绍了该技术的张拉锚固原理及特点,并通过预应力钢丝-纤维增强水泥基材料加固RC梁抗弯性能试验,测试加固前后梁的性能参数以及纤维增强水泥基材料与被加固结构的协同工作能力。试验结果表明:PS-FRC加固技术能够有效提高梁的开裂荷载、屈服荷载、极限承载力及刚度,且对比表明ECC材料比聚合物砂浆性能优良,更适合作为预应力钢丝加固后的覆盖层。另外,该技术不需要千斤顶张拉,具有张拉简单、施工方便、操作性好等优点,是值得推广的加固新技术。     

T形截面RPC简支梁抗剪性能试验及有限元分析

为了研究T形截面RPC简支梁抗剪性能,开展6根配置HRB500级钢筋的RPC简支梁抗剪试验,包括3根矩形梁和3根T形梁。采用ANSYS分析软件对T形截面高强钢筋RPC梁的受力性能进行模拟,探讨其本构关系及模型建立,并将有限元计算结果和试验结果进行比对分析。结果表明:ANSYS建立的模型能较好地模拟T形截面RPC梁的抗剪受力性能,采用T形截面可以提高RPC梁的抗剪承载力及抗变形性能,T形截面RPC梁的抗剪承载力较矩形截面RPC梁分别提高27.26%、21.03%、11.33%;翼缘宽度对T形高强钢筋RPC梁抗剪性能有较大影响,当翼缘宽度与腹板宽度比值为2时,梁的抗剪承载力提高最大,配箍率为0和0.25%的T形截面RPC梁抗剪承载力较矩形截面RPC梁分别提高29.2%和11.54%,翼缘宽度对T形截面RPC无腹筋梁抗剪承载力的影响更为显著,但影响程度并不呈线性关系。     

PVA-ECC抗剪加固带悬臂RC梁承载力计算研究

对采用聚乙烯醇纤维水泥砂浆(PVA-ECC)钢筋网抗剪加固带悬臂的钢筋混凝土梁的承载力设计计算公式进行研究。通过对不同剪跨比下的对比梁及加固试验梁的斜裂缝开展、应变、挠度和破坏形态的变化对比分析发现,利用这种材料对RC梁进行加固,梁的斜截面受剪承载力有显著的提高,剪切刚度得到了一定的提高,而且能很好地抑制斜裂缝的开展。在实验研究的基础上,给出聚乙烯醇纤维水泥砂浆钢筋网抗剪加固的带悬臂的钢筋混凝土静定梁的承载力设计计算公式,公式计算值与试验结果吻合良好。     

活性粉末混凝土T形梁抗剪试验研究

通过改变模型试验梁的剪跨比、配箍率和纵筋配筋率,对12根钢筋活性粉末混凝土(RPC)T形试验梁进行试验,研究活性粉末混凝土T形梁抗剪承载力和破坏形态及主要影响因素.结果表明:与普通混凝土梁相比,活性粉末混凝土T形试验梁具有较高的抗剪承载力和变形能力;剪跨比在1～4范围内时,试验梁的破坏形态表现为斜压和剪压破坏,且与普通混凝土梁的破坏形态有着明显差异;剪跨比、配箍率和纵筋配筋率对试验梁的抗剪承载力影响显著,抗剪承载力随着剪跨比的增大而减小,随配箍率的提高而提高,随纵筋配筋率的增大而增大.     

碱性材料反应对混凝土梁抗剪切力的影响

日本铁道综研所利用已经因碱性材料反应导致劣化的RC梁试件，通过静载荷试验研究了碱性材料反应对RC梁抗剪切力的影响，以及实施钢板结合加固方式的效果。在试验前，试件上已存在最大宽度达0．65mm的多个微细裂纹，说明了静载荷试验的方法和试验结束时的破坏状况，提出碱性化学反应对混凝土梁抗剪切力的影响，包括理论计算公式、最大剪切力的试验值和计算值、有无加固钢筋的荷重-变形关系比较等，并对钢板结合加固度的效果进行评价。研究结论是：碱性反应使材料更容易发生脆性破坏；加固钢筋的抗剪切力；钢板结合加固方式提高了抗剪切力效果。     

高强钢筋钢纤维RPC简支梁受剪承载力试验性能研究

为了探究RPC简支梁受剪承载力的影响性能,通过对6根2组剪跨比为2.25和3.0的矩形梁进行受剪性能试验,分析2组不同剪跨比的试验梁,其配箍率对受剪承载力的影响;将试验结果与普通钢筋混凝土修正压力场公式,以及我国规范公式的计算结果进行对比分析;考虑配箍率与钢纤维的影响,修正RPC主拉应力-应变本构关系,并编制程序进行迭代计算,得出钢纤维对承载力的贡献率。研究发现:配箍率和剪跨比对试验梁承载力的影响均比较明显。配箍率≤0.252%时,配箍率越大,试验梁的受剪承载力越大,但随着配箍率的继续增大,试验梁呈弯剪破坏趋势,配箍率-荷载曲线趋于平缓;钢纤维对RPC梁抗剪承载力的影响不容忽视,而且对无腹筋梁的影响大于有腹筋梁;基于修正压力场理论模型的改进计算程序用于计算高强钢筋RPC梁的抗剪承载力,其理论值与试验值吻合良好,具有一定的可信度和实用性。     

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。     

钢筋钢纤维混凝土抗剪性能的进一步的研究

通过试验对钢筋钢纤维混凝土抗剪性能做了进一步的研究。实验表明钢筋钢纤维混凝土梁抗剪性能有很大提高。将试验结果与《钢纤维混凝土设计与施工规程》中的梁的承载力计算公式进行了对比，发现两者偏差较大。因此就此偏差进行了分析。最后还将掺钢纤维的钢筋混凝土梁的承载力与配箍筋梁的承载力做了比较，并进行了分析。     

不同纵筋率高强钢筋RPC梁抗剪承载力及剪切延性试验研究

为研究纵筋率对高强钢筋活性粉末混凝土梁剪切性能的影响,进行集中荷载下5根RPC梁的受剪试验,分析纵筋率对梁的斜裂缝宽度、剪切延性及抗剪承载力的影响。结果表明:试验梁的抗剪承载力随着纵筋率的提高而提高,而剪切延性随着纵筋率的提高而降低;采用高强钢筋的活性粉末混凝土梁,正常使用极限状态下斜裂缝最大宽度不超过0.3 mm。建立考虑纵筋作用的高强钢筋活性粉末混凝土梁抗剪承载力计算的经验公式,利用经验公式对搜集的27根梁进行计算,吻合较好且变异系数小。该公式具有一定的参考意义,可为高强钢筋活性粉末混凝土梁抗剪承载力的研究提供参考。     

水泥基-玻璃纤维浆液在岩溶突水注浆加固工程中的应用研究

注浆材料是注浆堵水加固工程中影响最为显著的因素之一。水泥基-玻璃纤维由于其具有良好的工程特性成为研究的热点,试验从抗压强度、抗拉强度、抗折强度和抗渗性能方面对新型材料注浆浆液进行了研究,分析可知Cem-FIL60型玻璃纤维掺入量0. 5%对于提高上述性能有着良好的效果;通过水泥基-玻璃纤维在利万高速齐岳山隧道注浆加固工程,对注浆效果进行了检验分析,取芯观测显示,采用该材料对注浆加固有显著的作用,为岩溶隧道突水加固治理的新方法的应用进行了有益的探索。     

玄武岩纤维布加固损伤混凝土梁抗剪性能研究

为了获取玄武岩纤维布加固损伤混凝土梁的抗剪性能参数,并为玄武岩纤维布加固损伤混凝土梁的设计与施工提供理论依据,通过试验分析,研究了不同剪跨比、加固量、初始荷载等情况下梁的抗剪承载力变化规律,提出了玄武岩纤维布加固损伤混凝土梁的抗剪承载力修正计算公式。试验结果表明,梁的抗剪承载力受锚固方式、初始荷载和剪跨比的影响较大,采用玄武岩纤维布加固钢筋混凝土梁后,可以有效提高梁的抗剪承载力。     

玄武岩纤维复材筋海水海砂混凝土梁抗剪性能

为了解决沿海城市和岛礁建设中河砂淡水资源短缺、建筑材料运输成本高以及钢筋混凝土结构耐久性不足的问题,同时推动海水海砂资源的有效利用以及深入研究纤维复材筋增强构件的工作性能,开展玄武岩纤维复材筋海水海砂混凝土(BFRP-SSC)梁的抗剪性能研究。采用三点弯曲试验,通过对梁的破坏形式、荷载-挠度关系和抗剪承载力展开讨论,研究剪跨比(剪跨为400,500和600 mm)、养护环境(自然环境和海水浸泡环境)和混凝土碱度(普通SSC和低碱SSC)对梁抗剪性能的影响,并通过拟合试验数据修正了规范的抗剪承载力公式。研究结果表明：剪跨比对BFRP-SSC梁抗剪承载力有显著影响,剪跨比越小的试件其破坏程度越严重;随着剪跨比的增大,BFRP-SSC梁的开裂荷载、极限荷载逐渐减小,极限挠度逐渐增大。在55℃人工海水环境中浸泡60 d后,普通SSC试件的裂缝减少,抗剪承载力下降了33.13%,BFRP箍筋纤维-树脂界面分离;低碱SSC试件的抗剪承载力提高了21.65%,其BFRP箍筋几乎没有降解行为。由于FRP筋混凝土现有设计规范没有考虑剪跨比的影响,理论预测与试验结果相差60%以上;引入与剪跨比相关的参数修...     

无腹筋部分预应力UHPC薄腹梁抗剪性能试验研究

为研究高强钢筋无腹筋部分预应力UHPC薄腹梁的抗剪性能,对7根不同剪跨比和预应力度的试验梁进行抗剪试验,验证其平截面假定,并对其承载力、延性、斜裂缝倾角及宽度、预应力筋应力增量和挠度等进行分析。研究结果表明:试验梁不完全满足平截面假定;梁的极限承载能力随剪跨比的增加而减小、随预应力度的增加而增大,延性的变化规律与之相反;斜裂缝倾角和宽度均随剪跨比和预应力度的增加而减小;同级荷载下预应力筋的应力增量随剪跨比的减小和预应力度的增加而减小。弹性阶段预应力度越大,梁的反拱值越大,挠度越小;弹塑性阶段剪跨比越大,梁的变形越大,刚度退化越快。提出高强钢筋部分预应力UHPC梁抗剪承载力计算的建议公式。     

预应力碳纤维板加固RC梁二次受力抗弯性能研究

为研究预应力碳纤维板加固RC梁二次受力抗弯性能,制作3根钢筋混凝土梁试件。采用改进后的夹片式锚具对其中两根实验梁分别进行了10次碳纤维板张拉,获得了负载张拉阶段实验梁相应的力学数据。对比分析实验梁相对于对比梁抗弯承载力的提高效果,进行预应力碳纤维板加固RC梁抗弯承载力公式推导。实验结果表明:在较大负载情况下对RC梁进行碳纤维板张拉,能有效改善被加固梁的抗弯性能;推导的抗弯承载力公式计算值与试验结果吻合较好。     

FRP加固钢筋混凝土梁抗剪计算公式的对比分析

近年来,纤维复合材料由于强度高、质量轻、耐腐蚀、施工便捷等优点在混凝土结构加固与修复中得到了广泛的应用。而纤维复合材料加固混凝土梁的抗剪性能研究又是一个比较复杂的问题,还没有得到完关的解决。纤维材料的差异、粘帖形式、锚固方式、受荷的剪跨比、混凝土强度、混凝土梁的配箍率以及混凝土梁的预损程度等,对纤维布材料抗剪性能的发挥都有不同程度的影响。目前用于各国规范中的计算公式大多是基于有效应变(应力)模型的半经验半理论的公式,尚没有把各种因素综合考虑在内。收集了国内外55根FRP加固实验梁,对现有的抗剪计算公式进行了对比分析和数据检验,并对《CECS146：2003》中的抗剪计算表达式提出了建议性的修正。     

配箍率对高强钢筋RPC梁抗剪性能影响研究

为了研究HRB500级高强钢筋活性粉末混凝土简支梁的抗剪性能,通过改变箍筋配筋率,对4根在集中荷载下的RPC简支梁进行受剪破坏试验,比对分析不同配箍率对试验梁的斜裂缝发展、受剪承载力及最大斜裂缝宽度的影响。试验结果表明:高强箍筋和活性粉末混凝土具有良好的协同工作性能,抗剪延性得到改善;高强钢筋活性粉末混凝土梁的临界斜裂缝一般由腹剪型斜裂缝发展而成;配箍率大小对试验梁的斜向开裂荷载并无明显影响,但是配箍率越高,斜裂缝宽度越小,抗剪承载力越高;桁架-拱理论模型公式比较适用于高强钢筋RPC有腹筋梁抗剪承载力的计算。     

PVA-ECC钢筋网加固钢筋混凝土梁截面刚度计算

对3根聚乙烯醇纤维水泥(PVA-ECC)钢筋网加固的钢筋混凝土梁和1根未加固的对比梁进行受弯性能试验研究。试验结果表明,PVA-ECC钢筋网加固方法能有效地提高钢筋混凝土梁正截面承载力和截面刚度,较好地约束裂缝的发展,具有良好的加固效果。在试验研究的基础上,分析PVA-ECC钢筋网加固梁截面刚度的变化规律。研究结果表明:加固梁截面刚度随荷载的增加而变化,其延性较对比梁好。在试验研究和理论分析的基础上,以原构件受拉钢筋不存在初始应变为前提,对加固梁截面刚度进行分析计算,提出PVA-ECC钢筋网加固梁截面刚度的简化计算公式。计算结果表明,该公式与试验吻合较好,能够满足实际工程设计的需要。     

复合砂浆钢筋网加固RC受弯构件粘结破坏研究

对用无机材料高性能水泥复合砂浆钢筋网加固的RC梁进行了正截面二次受力抗弯研究。试验包括10根用夏合砂浆钢筋网加固的梁和两根未加固的对比梁,采用U形三面的加固方式(复合砂浆钢筋网包裹了梁的受拉面及两个侧面),对加固梁进行解析分析,试验结果表明:复合砂浆钢筋网薄层可以明显地提高钢筋混凝土梁的抗弯承载力,提高抗裂性能;若加固钢筋使用过多,可能产生加固层端部锚固失效而破坏。据此,提出了与锚固破坏相关的界限加固配筋率,并对实际加固措施提出了建议。     

二次受力下自密实混凝土加固梁抗剪性能试验研究

对7根自密实混凝土（SCC）加固梁和2根对比梁进行二次受力下的抗剪性能试验。试验采用三面U型增大截面形式,在初始受力不变的情况下进行自密实混凝土加固。研究不同初始受力,不同加固厚度及不同新老混凝土界面处理方式下加固梁的受剪破坏特征、承载力和新旧钢筋应变的变化规律。试验结果表明：采用自密实混凝土加固钢筋混凝土梁,新老混凝土共同工作性好,能够显著地提高钢筋混凝土梁的抗剪承载力。根据试验结果,得到二次受力下自密实混凝土加固梁的受剪承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合较好。