风机基础开孔板连接件剪切受力机理试验研究

鉴于目前国内出现了多台问题风机基础中穿孔钢筋疲劳脆断的工程事故,该文基于风机基础常采用的开孔板连接件构造,考虑多孔受力影响,共进行了4组12个开孔板连接件的推出试验以确定其抗剪承载力,并为其极端和运行工况设计提供依据。试验结果表明,穿筋试件的破坏过程大致分为3个阶段:①钢板与混凝土界面间摩擦受力阶段;②混凝土榫孔剪切受力阶段;③穿孔钢筋塑性剪断及其变形上方混凝土压溃。应变测试结果表明,由于穿孔钢筋的加入,上排孔的剪切受力使得下排穿孔钢筋弯曲受力明显,试件抗剪承载力较未穿筋试件得到显著提高;破坏阶段中,钢筋弯曲受力状态转变为孔内受剪,随着其上方混凝土的压溃,钢筋因受剪屈服退出工作;随着竖向裂缝的开展,全穿筋试件中3根钢筋均屈服,强度和塑性均得到有效的发挥,建议工程对中排、下排设置穿孔钢筋或三孔全设置。基于试验结果,针对不同构造的多孔推出试件破坏形态建立了多孔穿筋推出试件的抗剪承载力统一计算公式,计算结果表明计算值与试验值吻合较好,且偏于保守,可应用于实际工程。     

浅议混凝土剪切性能试验及配合比

基于四点受力等高变宽梁的试验方法得到的应力状态接近于纯剪状态,试验条件容易实现,试验通过该法进行了再生混凝土剪切试验,研究再生混凝土抗剪强度及剪切变形性能,分析再生混凝土抗剪强度与抗拉、抗压强度的关系和相同水灰比的条件下,再生骨料取代率对再生混凝土抗剪性能的影响,对再生混凝土剪应力-应变方程和剪切模量计算方法进行探讨。     

型钢混凝土梁抗剪强度计算公式

通过对国外的关于型钢混凝土染的抗剪强度设计规范的比较,本文将受压混凝土、型钢腹板、箍筋及骨科的咬合力和型钢翼缘与主筋的暗销作用视为影响型钢混凝土梁的抗剪强度主要因素,得到能够考虑比较全面影响因素的型钢混凝土梁的抗剪强度计算公式,理论计算结果与试验结果吻合良好。     

小剪跨比钢筋混凝土墙拉剪性能试验研究

强震作用下,高层建筑中部分剪力墙可能出现拉-剪耦合受力的不利状态。该文完成6个大尺寸钢筋混凝土(RC)矮墙拟静力试验,研究了小剪跨比RC墙拉剪受力下的破坏形态、滞回性能、承载力和刚度。试验结果表明:轴拉力水平不同,RC墙试件出现不同的破坏形态,包括:剪切破坏(竖向钢筋平均拉应力水平n_s=0)、剪切-滑移破坏(n_s=0.23~0.63)和滑移破坏(n_s=0.8~1.0);RC墙试件轴心受拉的开裂荷载试验值为理论计算值的0.6倍~0.7倍,轴心受拉的初始刚度和开裂后刚度试验值与理论计算值接近;轴拉力严重影响RC墙的抗侧承载力,当竖向钢筋平均拉应力水平n_s=0.63和n_s=1.0时,试件的承载力分别比无轴拉试件小54%和76%;轴拉力也导致RC墙的等效抗侧刚度降低,当n_s=0.23~0.63时,试件的等效抗侧刚度为无轴拉试件的0.56倍,仅为其初始刚度理论值的1/10。该文建议了拉剪受力RC墙的等效抗侧刚度计算公式,该公式计算值与剪切-滑移破坏试件的试验结果吻合良好。最后,该文对比了各国规范中拉剪承载力计算公式,美国ACI 318-14规范和欧洲Euro Code8规范均低估了小剪跨比RC墙试件的拉剪承载力,试验值与规范公式计算值之比分别为1.90和2.41;而中国JGJ 3―2010规程的RC墙拉剪承载力公式可能安全度不够。     

基于统一强度理论的密肋复合墙体开裂荷载计算

通过对密肋复合墙体进行水平低周反复加载试验研究,介绍墙体的主要破坏过程和受力特点;采用考虑中间主应力σ2影响、拉压性能不同且适用于各种材料复杂应力状态下的双剪统一强度理论,推导出墙体初始开裂荷载的实用计算公式,并与采用最大拉应力理论所得到的计算值进行对比分析。结果表明:采用双剪统一强度理论得到的开裂荷载值与采用最大拉应力理论的计算值相比更接近试验值,对于实际工程,具有一定的准确性、经济性与适用性。     

高强箍筋RC梁-柱节点抗剪模型及非线性分析

在现有RC梁柱节点抗剪模型的基础上,提出了高强箍筋RC梁柱节点抗剪模型。该模型考虑了节点中混凝土的斜压杆传力机制和箍筋的抗剪作用。计算结果表明:通过建议的节点抗剪模型计算的高强箍筋RC梁柱节点的剪切应力-应变曲线与试验结果符合较好,节点最大剪应力计算值与试验值之比的平均值接近于1且变异系数较小。将该节点抗剪模型应用于OpenSees程序中分析了高强箍筋RC梁柱节点在往复荷载作用下的力学行为,讨论了混凝土强度和轴压比对高强箍筋RC梁柱节点受力性能的影响。该模型可用于高强箍筋RC梁柱节点的受力分析。     

碳纤维加固复合受力钢筋混凝土箱梁的应力分析

对碳纤维加固复合受力的钢筋混凝土箱梁进行应力分析。针对扭剪比较大的矩形箱梁构件,在斜压场理论的基础上,考虑混凝土软化的影响,提出了弯剪扭复合受力下碳纤维加固钢筋混凝土箱梁受力分析的计算理论,推导了相应的计算公式,编制了相应的计算机程序,并对4根碳纤维加固复合受力钢筋混凝土箱梁抗扭性能试验模型进行了数值分析。通过理论计算值与试验测试值的对比分析可以看出,各箱梁试件单位长度扭转角的试验测试值与理论计算值的比值的平均值为0.846~1.064,均方差为0.071~0.177;各箱梁试件底部纵筋应变的试验测试值与理论计算值的比值的平均值为0.946~0.997,均方差为0.051~0.093,即理论计算值与试验测试值吻合较好。由此得出结论,所建立的碳纤维加固钢筋混凝土箱梁受力分析的计算理论是合理可行的,能较好地反映碳纤维加固钢筋混凝土箱梁的复合受力情况。     

预应力混凝土组合梁界面粘结的试验研究

新老混凝土界面之间能够很好地传递界面间剪力,是人们普遍关心的一个问题。为研究在预应力作用下新老混凝土界面之间的力学性能,该文进行了施加预应力后新老混凝土组合梁在静载作用下界面间粘结性能的试验研究,试验梁变化的参数为箍筋间距。试验结果表明:新老混凝土组合梁在预应力作用下,粘结面无明显滑移,在静载作用下,荷载达到极限荷载的72%时,剪跨区局部发生粘结破坏,界面间滑移较明显。在Girrhammar给出的组合梁微分方程的基础上,考虑粘结面滑移、箍筋直径和间距,建立了新老混凝土组合梁界面应力、应变及滑移的计算方法。计算结果表明:该文建立的考虑滑移的新老混凝土组合梁界面分析方法与试验值吻合良好,计算结果可靠。     

弯剪受力下后锚固群锚承载力计算方法分析

在现有研究理论基础上,针对钢-混凝土后锚固连接钢材破坏时群锚弯剪承载力计算进行分析。采用椭圆型拉剪计算公式并假定所有锚栓均参与受剪,将群锚弯剪受力问题转化为受拉最大那排锚栓的拉剪承载力计算。进行了弯剪受力下的型钢-混凝土后锚固连接件静力和低周反复加载试验,锚固方式采用化学植筋。试验结果表明:受拉最大的钢筋首先达到屈服,且发生在整体锚固破坏前,仅钢筋周围局部混凝土在临近破坏时损坏,可以判断为钢材破坏,破坏前有明显的变形征兆,低周反复加载下后锚固连接承载力较相应的静力时低,建议抗震设计时取承载力折减系数0.8。通过对比分析,该文改进后的群锚弯剪受力方法的计算结果与试验数据吻合较好,可为工程设计提供参考。     

HPFL加固受火RC梁抗剪性能研究

 对高性能复合砂浆钢筋混凝土加固受火RC梁的抗剪承载力进行理论推导,并结合实验数据和工程实例验证理论公式的合理性．结合国内外对火灾后钢筋混凝土结构中混凝土和钢筋强度变化的研究,考虑火灾和火灾后冷却条件对混凝土和钢筋强度及性能的影响,提出计算模型．假定钢筋和混凝土之间无相对滑移,忽略混凝土的抗拉强度,不考虑温度—应力的耦合作用,采用等效截面法得到等效截面为T形截面,以桁架 拱模型和软化桁架理论为基础,结合极限平衡原理,考虑拉应变存在条件下混凝土抗压强度的软化．分析结果表明,推导所得的计算公式与试验数据比较吻合,高性能复合砂浆钢筋网加固方法能使梁的抗剪承载力得到显著提高,能满足实际工程的应用．     

自密实再生块体混凝土直剪性能试验研究

对29个尺寸为300 mm×300 mm×600 mm的自密实再生块体混凝土棱柱体试件开展直剪性能和单轴受压性能试验研究。探讨了废旧混凝土块体取代率及特征尺寸对自密实再生块体混凝土的直剪强度、抗压强度的影响,并进一步分析了自密实再生块体混凝土棱柱体的直剪强度与抗压强度之间的关系。试验表明:自密实再生块体混凝土内新混凝土与废旧混凝土粘结良好;当自密实再生块体混凝土中的自密实混凝土强度高于废旧混凝土块体强度时,试件的直剪性能会由于废旧混凝土块体的取代率的增加而劣化;特征尺寸比介于0.22~0.44时,块体的特征尺寸对自密实再生块体混凝土直剪强度和抗压强度的影响不明显,可以近似忽略;自密实再生块体混凝土的剪压比随废旧混凝土块体取代率和特征尺寸均无显著变化,其值近似为0.1。基于试验结果,提出了棱柱体自密实再生块体混凝土试件的直剪强度计算公式,建立了直剪强度测试值与抗压强度计算值之间的关系,计算结果与试验值吻合良好。     

高温后新旧混凝土粘结的剪切性能研究

对先粘结后高温与先高温后粘结两种类型的129块Z形新旧混凝土粘结试件进行了直剪试验,主要考察了温度(常温到900℃)、冷却方式、界面粗糙度和界面剂对粘结面剪切性能的影响。在此基础上,得到了粘结面的剪切滑移曲线,给出了相应的统一计算公式,并建立了先高温后粘结类型的神经网络预测模型,较为系统地对高温后新旧混凝土粘结面的剪切性能进行了研究,以供工程参考。     

机器切割条石砌筑石墙灰缝抗剪性能试验研究

随着石材开采和切割技术的发展,建筑砌筑条石正从传统手工粗细料石逐步向机器切割条石过渡。机器切割条石砌筑石墙灰缝界面性能与传统石墙灰缝存在较大差异,开展其灰缝抗剪性能研究是机器切割条石砌筑石墙推广应用的关键。该文通过15 片新型机器切割条石无垫片砌筑石墙灰缝双剪试验,研究这种新型石墙灰缝的抗剪性能。主要的研究参数包括砌筑灰浆强度、压应力水平和界面处理方式。根据试验结果,分析各因素对灰缝的受力特点、破坏模式、界面抗剪强度和变形性能的影响,同时基于正交试验分析各因素对灰缝抗剪性能的影响程度。研究结果表明:新型机器切割条石砌筑石墙灰缝的破坏呈现脆性破坏,灰缝开裂即达最大承载力,同时灰缝迅速滑移;各研究参数对灰缝抗剪性能的影响程度依次为界面处理方式、压应力水平和灰浆强度。通过对试验数据的统计回归,提出机器切割条石砌筑石墙灰缝的抗剪强度计算公式,计算结果和试验值吻合程度较好,可以用于工程设计和实践。     

高延性混凝土与带肋钢筋黏结性能试验研究

为研究高延性混凝土(HDC)与带肋钢筋的黏结性能,设计制作了20组试件。通过中心拔出试验,研究单调和重复荷载作用下试件的破坏形态及黏结滑移破坏机理,分析了HDC的抗压强度、纤维掺量、纤维种类及保护层厚度对带肋钢筋与HDC黏结性能的影响。结果表明：单调与重复荷载作用下,普通混凝土试件发生了脆性劈裂破坏,HDC试件发生劈裂和拔出破坏;试验结果表明,带肋钢筋与HDC的黏结强度随HDC抗压强度增加而提高;相同HDC抗压强度时,纤维掺量的增加可改善带肋钢筋与HDC的黏结性能;相比PP纤维,相同体积掺量的PE纤维与PVA纤维可有效限制混凝土内部径向裂缝的开展,提高带肋钢筋与HDC的黏结强度;依据破坏形态和黏结强度,得出临界相对保护层厚度为2.0;单调与重复荷载作用下,试件黏结强度比由纤维种类和相对保护层厚度主导,残余黏结强度比由抗压强度和纤维掺量主导;根据试验结果,建立了带肋钢筋与HDC的黏结强度计算公式和黏结-滑移本构模型。     

角钢连接件力学性能及混凝土脱空对其影响研究

对于采用角钢连接件的钢壳沉管隧道结构，上翼缘板和角钢相连部位不利于混凝土流通、振捣和排气，浇筑时易产生混凝土脱空现象。基于实际工程和规范建议设计了9组足尺推出试件，包含3种脱空深度(0 mm、10 mm及20 mm)。为了减少试验本身的离散性，每组均有3个试件，共计27个试件。试验中所有试件均发生混凝土压溃破坏，相比于无脱空试件，脱空试件的混凝土压溃区域更小且角钢变形更大。相比于无脱空试件，脱空深度为10 mm和20 mm时，连接件的承载力折减可达16.5%和37.5%，刚度折减可达48.4%和70.6%。比对文献中62组试件以及文中3组试件的试验结果发现，Kiyomiya和Kimura提出的回归公式具有较高的准确度和较小的离散性，日本《钢-混凝土三明治结构设计指南》的公式则比较保守；此外基于现有试验数据通过参数回归的方式，提出了新的角钢连接件承载力计算公式，该公式具有更好的精度和适用性。在该文中提出的回归公式和混凝土脱空力学模型的基础上，提出了考虑混凝土脱空的角钢连接件承载力修正公式，通过文献中3组试件及该文6组试件进行验证，结果表明该修正公式具有较高的准确度和较小的离散性。     

框架柱托换节点界面力学性能试验研究

梁柱新旧混凝土结合面是框架结构托换节点的薄弱部位。为了提高梁柱结合面承载能力,进行了配置不同界面钢筋的14组托换节点试件的静力加载试验研究。结果表明:托换节点的破坏由两种形式控制,托换节点界面滑移破坏或托换梁受剪破坏。当梁柱结合面不设置界面钢筋或界面钢筋配筋特征值（钢筋屈服强度设计值与其面积的乘积）小于2 MPa时,托换节点发生界面滑移破坏;当界面钢筋配筋特征值大于2 MPa时,托换节点的破坏形式由界面破坏转变为托换梁的受剪破坏。提出考虑界面钢筋的摩擦剪切公式,并确定了其中的参数。在托换节点设计时,可以根据托换梁的受剪承载力及界面承载力计算公式确定界面钢筋的配置量,确保托换节点的结合面不发生破坏,实现托换节点的优化设计。     

中低加载速率下BFRP筋-混凝土粘结性能研究

BFRP(basalt fiber reinforced polymer)筋是一种取代钢筋用于土木工程领域的新型纤维复合材料,中低加载速率下BFRP筋-混凝土粘结性能是保证其协同作用承受动荷载的重要前提。该文根据正交试验方法设计了16组粘结试件,利用MTS试验系统对不同加载速率(0.005 mm/s~5 mm/s)下的BFRP筋-混凝土试件进行了中心拉拔试验,研究了加载速率、混凝土强度及BFRP筋直径等因素对粘结性能的影响。在现有粘结强度计算模型的基础上,对粘结特征参数进行了修正,提出了中低加载速率下的BFRP筋-混凝土动态粘结强度计算公式,进一步建立了BFRP筋-混凝土粘结滑移本构关系模型。结果表明:BFRP筋-混凝土粘结试件主要发生拔出破坏与劈裂破坏,粘结滑移过程可分为滑移段、下降段和残余段;粘结强度随加载速率和混凝土强度的增大而增大,而随纤维筋直径的增大却显著减小;理论计算结果与试验结果吻合良好,为预测中低加载速率下BFRP筋-混凝土粘结性能提供了一种有效手段。     

钢管混凝土组合柱压弯性能试验及承载力计算

现行叠合柱规程CECS188:2005计算钢管混凝土组合柱压弯承载力时,不计钢管作用影响,构件承载能力未充分利用。为此,该文通过钢管混凝土组合柱偏心受压试验,考察破坏形态及约束机理,完善压弯承载力计算理论。研究表明:钢管混凝土组合柱发生大、小偏心受压破坏,以受拉区纵筋达到屈服强度,同时混凝土受压边缘达到极限压应变为界限破坏准则;截面应变符合平截面假定,其中钢管横向应变随着偏心距减小而增大,即钢管约束作用增强,倾向于轴心受压构件而不可忽略;最后提出能够考虑钢管及其约束作用的正截面压弯承载力计算公式,通过40组试验样本的验证表明,该方法计算合理可靠,可用于指导设计。     

超高性能RPC钢筋网加固混凝土界面粘结性能试验研究

针对现有混凝土加固技术导致的耐久性弱、承载力低的问题,该文基于活性粉末混凝土钢筋网加固混凝土技术(Technical for strengthening concrete structures with reactive powder concrete and bar mesh, RPCBM),展开了双面剪切试验。该文评估了各试件的抗剪强度、破坏形态与荷载位移曲线,系统性地探讨了粗糙度、植筋率、钢筋网规格对RPCBM加固旧混凝土结构界面剪切性能的影响。结果表明:RPCBM加固混凝土结构的界面抗剪强度和延性提升幅度较大,具有良好的粘结性能。在一定范围内,随着粗糙度增大,粘结界面抗剪强度提高;植筋率增高,抗剪强度与延性增强;钢筋网规格是改善界面延性的重要因素。在此基础上,为了更好地计算RPCBM加固混凝土的界面粘结强度,该文基于以上数据建立了粘结界面抗剪强度的模型,提出了综合计算RPCBM加固普通混凝土(Ordinary Concrete, OC)界面抗剪强度的公式,试验结果与理论分析吻合较好,为工程实践中加固材料的选择和改进施工方法提供了理论依据。