高强钢筋活性粉末混凝土梁抗弯性能试验研究

为研究高强钢筋活性粉末混凝土(RPC)梁在弯矩作用下的受力特性和其抗弯性能的影响因素,设计制作20根高强钢筋RPC矩形梁进行抗弯承载力试验,分析梁的破坏形态、荷载~挠度曲线、裂缝的发展和分布,研究配筋率和钢筋强度对抗弯性能的影响规律。结果表明:RPC适筋梁的正截面破坏过程与普通混凝土梁相似,表现出良好的延性,少筋梁和无筋梁具有一定的延性;相同钢筋强度RPC梁的开裂弯矩和极限承载力随配筋率增加而增大;相同配筋率时,RPC梁的极限承载力随钢筋强度增加而增大,但钢筋强度对开裂弯矩影响不大;试验过程中,梁的截面应变符合平截面假定;根据简化理论计算的RPC梁极限弯矩值和试验值吻合良好。     

钢箱组合梁混凝土裂缝特征试验

为了解斜腹板钢箱组合连续梁负弯矩区混凝土裂缝的特征,选取2根斜腹板钢箱组合梁进行负弯矩受力性能试验,考察负弯矩荷载作用下组合梁混凝土板裂缝的出现、发展过程和裂缝宽度变化,以及钢筋和混凝土板上缘的应变分布。结果表明：组合梁混凝土在荷载较低时就产生开裂,混凝土板中的裂缝分布特性与配筋率有关;当配筋率较小时混凝土开裂引起其附近的钢筋应变突然增加,钢筋屈服后随着荷载的增加裂缝宽度也增长较快;当配筋率合理时,混凝土产生的0.2mm宽裂缝对应荷载为初始开裂荷载的3倍以上;裂缝间距与混凝土板中横向配筋间距和剪力钉间距有一定关系。     

钢筋混凝土锈胀裂缝宽度扩展的试验研究

试验研究了钢筋直径、混凝土强度等级、保护层厚度、腐蚀电流、钢筋位置和钢筋类型等因素影响下钢筋混凝土锈胀裂缝扩展规律。结果表明,锈胀裂缝随时间呈线性增大趋势,通过对试验数据的分析提出了锈胀裂缝宽度预测的经验公式。     

预应力RPC-NC结合梁裂缝试验研究

为研究预应力活性粉末混凝土(RPC)-普通混凝土(NC)结合梁的开裂性能,以铁路32m的T形梁为原型,制作10根RPC-NC结合梁和1根纯NC梁进行抗弯试验。对比分析试验梁的裂缝分布形态、裂缝间距及短期裂缝最大宽度,并在铁路规范的基础上推求适合于预应力RPC-NC结合梁裂缝宽度的计算公式。结果表明:预应力度增大,RPC-NC结合梁裂缝分布的范围减小;RPC-NC结合梁的裂缝间距明显小于NC梁,RPC加入后裂缝更加密集,并伴随产生大量细小裂缝;RPC高度对于RPC-NC结合梁裂缝出现及稳定发展阶段影响很小,进入失稳扩展阶段后随着RPC高度的增加,RPC-NC结合梁裂缝宽度增长速率降低;纯NC梁裂缝进入稳定扩展阶段后的扩展速率和裂缝最大宽度都明显高于RPC-NC结合梁;在铁路规范中引入结合梁裂缝修正系数后,能合理计算RPC-NC结合梁短期裂缝宽度。     

钢-RPC轻型组合桥面结构湿接头弯曲试验

为了提升正交异性钢板-RPC(Reactive Powder Concrete,活性粉末混凝土)轻型组合桥面结构湿接头的力学性能和抗裂性能,针对分次浇筑的RPC层接缝处钢纤维不连续,接缝处RPC的抗拉强度远低于连续浇筑部位等问题,进行了RPC湿接头弯曲试验研究。设计制作了2片试验梁,其中包括5种加密钢筋湿接头和3种异形钢板湿接头以及1种焊接钢筋网湿接头形式。比较了每片试验梁的荷载-变形曲线和RPC名义拉应力-最大裂缝宽度曲线,分析了加密钢筋配筋率、异形钢板企口角度、钢筋焊接形式等因素影响下不同湿接头形式的抗裂性能。研究结果表明:加密钢筋配筋率越高,湿接头抗裂性能相应越好;异形钢板企口角度为66°时,RPC开裂应力最高;与加密钢筋湿接头和常规湿接头相比,异形钢板湿接头和焊接钢筋网湿接头具有更好的力学性能和抗裂性能;加密钢筋焊接在钢板上的湿接头抗裂性能显著优于不焊接在钢板上的湿接头抗裂性能;异形钢板湿接头和焊接钢筋网湿接头考虑耐久性的RPC允许开裂应力根据测试结果分别为26.5,25.1MPa,能够满足RPC桥面板在车辆荷载作用下的抗裂强度要求。     

钢筋混凝土梁裂缝宽度试验与计算方法

为了建立混凝土结构裂缝验算的统一公式,对28根钢筋混凝土梁进行试验,分析了配筋、保护层厚度和截面高度变化对钢筋重心水平对应的梁侧面的裂缝间距和裂缝宽度的影响规律;确定了结构设计中裂缝宽度验算对应的裂缝形态特征;提出了以纵向受拉钢筋直径和间距为变量的纵向受拉钢筋有效影响区的计算方法;改进了平均裂缝间距及最大裂缝宽度的计算模式,并将计算值与实测值进行了比较。结果表明:建议的公式精度较好,使最大裂缝宽度的计算更为合理,适用于大保护层和高截面的钢筋混凝土梁。     

近海桥梁墩柱钢筋保护层质量调研及后期施工建议

在服役15a的近海公路桥梁拆除之前,对墩柱钢筋保护层质量进行了详细调研,发现钢筋笼偏位明显,钢筋保护层厚度离散系数高达32%。个别墩柱混凝土开裂,裂缝表面宽度超过0.3mm,裂缝锋面抵达钢筋表面,但该处的钢筋锈蚀程度与相邻未开裂部位的差异不明显。在现场用(JTJ270-98)规定的"混凝土中钢筋半电池电位测定"得到了与实际相反的结果,而将保护层混凝土浸润饱和之后测半电池电位,判定的钢筋锈蚀状况与实际一致。     

混合配筋混凝土梁裂缝宽度试验及计算方法探讨

为了研究FRP筋与普通钢筋（HRB筋）混合配筋混凝土梁在受弯过程中的裂缝开展机理及其计算方法，设计制作8根混合配筋混凝土梁和3根普通钢筋混凝土梁。通过改变FRP筋种类、FRP筋直径、钢筋强度、FRP筋和钢筋配筋面积比以及截面配筋率等参数，对比分析试验梁抗弯承载力、裂缝分布、平均裂缝间距和裂缝宽度的变化规律。给出FRP筋与钢筋混合配筋混凝土梁抗弯承载力建议计算公式，并结合相关试验数据对其预测值和试验值进行分析，证明建议计算公式的精确性和合理性。根据传统的钢筋混凝土梁裂缝宽度计算理论，结合现有试验结果，对21根混合配筋混凝土梁的受弯开裂特性进行综合分析，提出正常使用阶段平均裂缝间距l_m和受拉纵筋应变不均匀系数ψ的计算公式，修正裂缝宽度短期扩大系数τ_s，并在此基础上提出短期最大裂缝宽度的建议计算公式。结果表明：混合配筋混凝土梁正截面仍符合平截面假定；随截面配筋率的增大，混合配筋混凝土梁的平均裂缝间距和最大裂缝宽度均逐渐减小；单层配筋混合配筋混凝土梁的最大裂缝宽度比双层配筋大；平均裂缝间距建议计算公式精度较好；短期最大裂缝宽度建议公式的计算值与实测值吻合较好。相关研究成果可为混合配筋混凝土梁的设计提供一定的参考。     

双层钢筋混凝土路面荷载应力分析

运用ANSYS有限元软件对双层钢筋混凝土路面结构进行钢筋和混凝土分离式建模,建立三维有限元模型,分析钢筋混凝土路面的荷载应力．分析了板的平面尺寸、配筋率和钢筋位置等参数变化对路面结构应力的影响。结果表明．钢筋混凝土路面板板底应力随面板厚度的增加而变小,随板长的增加而变大。在路面厚度一定,满足保护层厚度的前提下．尽量增大钢筋网纵向间距会明显降低板底的拉应力。     

裂缝两侧钢筋应力分布特征研究

采用有限元方法分析了裂缝附近钢筋应力的分布情况,研究了钢筋直径、裂缝角度及保护层厚度等参数的影响。研究结果表明,裂缝两侧钢筋应力的局部增大导致其周围的混凝土应力呈现集中现象,钢筋直径和保护层厚度对钢筋及混凝土间相互作用影响显著,裂缝倾角的影响不明显。     

浇注过程钢筋保护层质量问题分析与治理

本文对现场800片预制混凝土梁板钢筋保护层厚度偏差情况进行了调查统计,并通过对钢筋保护层垫块密度计算分析,再次验证了保护层垫块的设置密度。结合对钢筋保护层层厚度偏差机理的分析,提出了保护层厚度偏差治理的构造设置方法。并且为了提高保护层浇注的密实度提出了通过控制粗骨料粒径方式提高混凝土的通过率,最终达到提高保护层混凝土质量的目的。     

基于ANFIS的RPC中钢筋搭接性能预测

为明确活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,简称RPC)中钢筋搭接连接性能,以搭接长度、RPC强度和配箍率为试验参数,对13个RPC中钢筋搭接连接试件进行了对拉试验,获得了各试件的搭接应力-滑移曲线。将10个试件的试验结果进行样本训练,建立基于ANFIS且考虑搭接长度、RPC强度和配箍率影响的搭接应力-滑移曲线模型。并利用其他3个试件的试验结果对ANFIS模型进行检验。结果表明:ANFIS模型具有较好的适用性。利用得到的ANFIS模型对不同参数下各试件的RPC中钢筋搭接试件的试验结果进行预测,并分析各参数对搭接性能的影响。结果表明:搭接强度随RPC强度、配箍率的增加而增加,随搭接长度的增加而降低。     

基于影响面法的预应力混凝土桥墩延性能力分析

基于响应面法对预应力混凝土桥墩延性能力展开研究。主要分析了纵向钢筋配筋率、箍筋配筋率、预应力钢束的数量和混凝土强度对预应力混凝土桥墩曲率延性系数的影响。参考以往的混凝土桥墩的设计参数,采用Box-Behnken试验设计法,利用数值分析,计算25个预应力混凝土桥墩的延性系数,通过响应面法得到延性系数的回归方程。从计算结果可以看出:预应力钢束的数量对桥墩延性系数影响显著,随着预应力钢束数量的增加,桥墩延性系数曲线减小;随着箍筋配筋率和混凝土强度提高,桥墩延性系数线性增加;随着纵向钢筋配筋率提高,桥墩延性系数略有增加。     

CRC+AC复合式路面配筋率设计指标研究

连续配筋水泥混凝土(Continuously Reinforced Concrete,简称为CRC)+沥青混凝土(Asphalt Concrete,简称为AC)复合式路面的配筋设计方法尚不完善,根据气候条件,各地用的配筋量也有较大区别。在连续配筋水泥混凝土路面上加铺不同厚度的沥青层,将改变连续配筋水泥混凝土路面内的温度场和温度应力分布状态,并影响钢筋位置的裂缝宽度。文中利用自行开发的RP_TMP路面温度场计算程序,计算了5cm、10cm、15cm等3种加铺层厚度对水泥混凝土路面温度应力及钢筋位置裂缝宽度的影响;采用美国AASHTO2002设计指南中平均开裂间距和裂缝宽度确定方法,以裂缝宽度不超过0.5mm作为控制指标。计算结果显示,AC层的厚度每增加1cm,配筋率大约可以降低0.01%。研究计算结果可以用于指导复合式路面的配筋设计。     

海洋环境下混凝土结构保护层厚度问题的研究

从钢筋混凝土裂缝形成的原因,探索了钢筋混凝土保护层的厚度对裂缝宽度的影响,为了限制裂缝宽度,保护层不宜过大;考虑海上桥梁钢筋混凝土结构所处的环境,探索钢筋锈蚀2个重要原因,并且确立氯离子的渗透作用是决定保护层最小厚度的主要因素,并以杭州湾跨海大桥为例,最后得出海洋环境下钢筋混凝土结构的合理保护层厚度。     

海洋环境下混凝土结构保护层厚度问题的研究

从钢筋混凝土裂缝形成的原因,探索了钢筋混凝土保护层的厚度对裂缝宽度的影响,为了限制裂缝宽度,保护层不宜过大;考虑海上桥梁钢筋混凝土结构所处的环境,探索钢筋锈蚀2个重要原因,并且确立氯离子的渗透作用是决定保护层最小厚度的主要因素,并以杭州湾跨海大桥为例,最后得出海洋环境下钢筋混凝土结构的合理保护层厚度。     

高速公路跨铁路桥墩柱裂缝检测及分析

对高速公路跨铁路桥1#、8#墩柱进行裂缝宽度及深度检测、钢筋数量及保护层厚度检测,采用超声-回弹对混凝土强度进行检测工作,根据实际受力情况分析裂缝产生的原因,提出裂缝治理方案.     

高速公路跨铁路桥墩柱裂缝检测及分析

对高速公路跨铁路桥1^#、8^#墩柱进行裂缝宽度及深度检测、钢筋数量及保护层厚度检测，采用超声回弹对混凝土强度进行检测工作，根据实际受力情况分析裂缝产生的原因，提出裂缝治理方案。     

混凝土桥面板耐久性计算与影响参数分析

针对目前混凝土桥梁设计中对耐久性因素作用下混凝土桥面板结构性能退化考虑较少的问题,结合耐久性极限状态理论,提出考虑车辆荷载作用的混凝土桥面板耐久性计算方法,并对混凝土桥面板合理厚度及影响桥面板耐久性的相关因素(混凝土桥面板厚度、保护层厚度、混凝土强度以及普通钢筋直径)进行分析.分析结果表明:考虑耐久性需求的公路混凝土桥面板厚度宜大于20 cm;一般大气环境下混凝土桥面板保护层厚度宜为3～5 cm,恶劣环境下可采取加大保护层厚度、使用高性能混凝土、增设防裂钢筋网等技术措施;为减小混凝土桥面板的裂缝宽度、提高桥面板耐久性,桥面板的配筋宜采用直径较小的普通钢筋.     

基于全寿命周期的混凝土梁式桥设计探讨

针对桥梁结构典型的碳化腐蚀病症,提出了一种基于桥梁典型失效模式下的结构全寿命周期控制方法,从桥梁腐蚀失效角度对碳化病症全周期的失效概率进行分析,并给出了桥墩全寿命周期的成本控制策略。研究结果表明:钢筋开始锈蚀概率随保护层厚度的增加而降低,随水灰比的下降而下降,当保护层厚度大于45mm,满足全寿命周期内桥墩钢筋设计使用需求;保护层厚度越大,钢筋开裂允许概率越大。随裂缝宽度的减小,保护层严重开裂概率明显上升;在忽略桥梁大型维修和更换成本和社会成本条件下,贴现率0%～1%时,通过在桥墩内钢筋位置涂装环氧树脂能有效降低桥梁全寿命设计成本;贴现率2%～7%时,通过在混凝土表面采用阻隔剂涂层施工工艺能有效降低成本。