大直径高强钢绞线预应力混凝土梁受力性能

为探讨大直径高强钢绞线预应力混凝土梁的受力性能,进行了6根以直径17.8 mm的1860级钢绞线作为预应力钢筋和HRB400级钢筋作为非预应力钢筋的后张预应力混凝土梁在竖向荷载作用下的受力性能试验。对预应力混凝土梁中钢绞线和非预应力钢筋应力、混凝土应变以及短期最大裂缝宽度和跨中挠度等试验数据进行分析。结果表明:采用大直径高强钢绞线作为预应力钢筋的预应力混凝土梁工作性能良好,大直径高强钢绞线预应力混凝土梁受弯破坏形式和挠曲模式与普通预应力混凝土梁基本相同;试验梁跨中控制截面符合平截面假定,极限承载力可按照现行规范的正截面抗弯理论计算,按照现行规范计算的试验梁裂缝宽度和挠度与实测值吻合较好。     

钢筋再生混凝土简支梁变形性能试验研究

通过1根普通钢筋混凝土对比梁和7根钢筋再生混凝土简支梁正截面性能的试验,分析了再生混凝土梁的正截面受力性能、破坏形态及变形特征。试验结果表明:在其它条件相同时,钢筋再生混凝土梁的挠度大于普通钢筋混凝土梁的挠度,且其挠度随再生骨料替代率的增加有增大的趋势,现行混凝土结构设计规范GB50010—2002关于短期刚度的计算方法不适用于再生混凝土梁的挠度计算,需对再生混凝土的弹性模量和钢筋应变不均匀系数进行修正。     

短期荷载作用下再生骨料混凝土梁正截面裂缝宽度试验研究

通过27根再生骨料混凝土梁和3根普通混凝土梁的正截面弯曲试验,比较了再生骨料混凝土梁与普通混凝土梁的正截面裂缝宽度。研究结果表明：再生骨料混凝土梁的裂缝发展比普通混凝土梁更复杂,较多出现裂缝的中断、汇合和分叉等现象;再生骨料混凝土梁裂缝间距比普通混凝土梁小;随着钢筋直径和配筋率比值的减小及保护层厚度的减小,再生骨料混凝土梁的裂缝宽度减小;再生骨料混凝土梁最大裂缝宽度的离散性和普通混凝土梁相近。根据试验结果,回归出短期荷载作用下再生骨料混凝土梁最大裂缝宽度的表达式,该计算式与其他研究者的试验结果吻合较好。图10表5参9     

无粘结预应力再生粗骨料混凝土梁力学性能

设计制作了5根不同粗骨料替换率的无粘结预应力再生粗骨料混凝土试验梁,并采用两点加载对其进行正截面受弯性能试验,研究了无粘结预应力再生粗骨料混凝土的梁破坏形态、承载力、裂缝宽度及跨中挠度等力学性能。基于试验数据建立了与《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）相协调的无粘结预应力再生粗骨料混凝土梁预应力钢筋应力增量计算公式,提出了无粘结预应力再生粗骨料混凝土梁的最大裂缝宽度及刚度的设计建议。结果表明:再生粗骨料替换率对无粘结预应力再生粗骨料混凝土梁的破坏形态、裂缝宽度、跨中挠度影响不大;达到承载力极限状态时无粘结预应力再生粗骨料混凝土梁的无粘结预应力钢筋应力增量比无粘结预应力混凝土梁的无粘结预应力钢筋应力增量大,但再生粗骨料替换率对应力增量的影响不显著。     

再生粗骨料混凝土梁受弯计算适用性研究

通过对6根不同配筋率、不同再生粗骨料取代率的混凝土简支梁的受弯试验,分析了再生粗骨料混凝土受弯构件的正截面受力、构件的变形性能和破坏特征。根据《混凝土结构设计规范》(GB50010—2002)提出的普通混凝土梁的受弯性能计算公式,验算了再生混凝土梁的开裂弯矩、极限弯矩、挠度和最大裂缝宽度。验算结果表明,用普通混凝土梁的计算公式计算再生混凝土梁的开裂弯矩和极限弯矩是可行的;而最大裂缝宽度计算结果略小于实测值,且变异系数较大;挠度的计算值小于实测值近20%。     

再生粗骨料混凝土梁抗弯性能试验研究

通过对3根相同配筋率、相同混凝土抗压强度、不同再生粗骨料取代率的再生混凝土简支梁的抗弯试验,探讨了再生混凝土受弯构件正截面受力变形性能和破坏特征。试验结果表明:再生混凝土梁正截面在受力过程中,仍具有弹性、开裂、屈服和极限4个明显特征;正截面平均应变服从平截面假定;相同条件下,再生混凝土梁的开裂弯矩和极限抗弯承载能力接近于普通混凝土受弯构件,抗弯刚度小于普通混凝土受弯构件。最后,本文根据现行《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)提出的普通混凝土梁的计算公式,验算了再生混凝土梁的开裂弯矩、极限弯矩、挠度和最大裂缝宽度。初步验算结果表明,除极限弯矩计算公式外,普通混凝土梁的开裂弯矩、挠度和最大裂缝宽度计算公式均不再适用于再生混凝土梁。     

配置蒙皮钢筋的混凝土梁变形分析

对两组配有蒙皮钢筋的混凝土梁进行了正截面抗弯性能的对比试验,研究这种配筋方式对高强钢筋混凝土梁变形及裂缝宽度的影响。试验结果表明,配置蒙皮钢筋的混凝土受弯梁的受力特征与普通钢筋混凝土梁相同,蒙皮钢筋的配置能够有效地减小受弯构件的整体变形,限制裂缝的开展宽度,可作为控制构件裂缝宽度的一种新型配筋方式。同时在试验的基础上,提出了配置蒙皮钢筋的混凝土受弯构件挠度计算公式,该公式的计算结果与试验结果吻合较好。     

HRB600级钢筋高强混凝土梁受弯性能试验研究

为了解HRB600级钢筋高强混凝土梁的受弯性能,对9根高强钢筋高强混凝土梁和1根HRB400级钢筋梁进行受弯试验,对比分析不同设计变化参数对试验梁的承载力、挠度和裂缝发展变化规律的影响。以试验为基础,探讨了混凝土强度与HRB600级钢筋合理匹配问题,分析国内外现行设计标准对HRB600级钢筋高强混凝土梁承载力、挠度及裂缝宽度计算方法的合理性。研究结果表明:HRB600级钢筋高强混凝土梁的承载力实测值与相关标准推荐算式计算值吻合较好;对于短期最大裂缝宽度,GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》的计算误差相对较小;对于挠度,GB 50010—2010的计算值相对于实测值及美国ACI318-08计算值偏小些,可靠性水平相对低些,但对HRB600级钢筋高强混凝土梁的挠度计算仍具有适用性;HRB600级钢筋与C80—C100混凝土匹配效果较佳。     

不同层厚钢纤维再生混凝土梁抗裂性能研究

本文通过试验对比分析钢纤维混凝土不同层厚对层布式钢纤维再生混凝土梁的开裂荷载和极限荷载、破坏形态、荷载-应变曲线关系、挠度及最大裂缝宽度等性能的影响。试验结果表明:随着钢纤维混凝土层厚的增加梁的初裂荷载值先逐渐增大、后减小,其中在SF50组梁得到最大值。钢纤维的掺入对梁的承载力提高幅度不大,但可以延缓裂缝的出现,提高梁的延性和刚度。不同层厚钢纤维再生混凝土梁整体的应变沿梁高分布符合钢筋钢纤维混凝土叠合梁计算模型。随着钢纤维层厚的增加,破坏后的最大裂缝宽度相应变小。因此可知在再生混凝土梁的受拉区掺钢纤维能有效地提高抗裂性能,同时降低钢纤维使用量,改善混凝土性能。     

高强钢筋聚丙烯纤维混凝土梁受弯性能试验研究

为研究高强钢筋聚丙烯纤维混凝土梁在集中荷载作用下的受弯性能,对6根掺量不同的聚丙烯纤维矩形截面梁进行了试验研究,对比分析了高强钢筋聚丙烯纤维混凝土梁的受弯承载力、正常使用阶段的裂缝宽度及变形.结果表明,高强钢筋聚丙烯纤维混凝土梁受力性能和普通钢筋混凝土梁相同;高强钢筋聚丙烯纤维混凝土梁的受弯承载力、挠度及裂缝宽度均可以按照现行GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》中相关公式计算.     

再生混凝土梁抗剪性能试验研究

通过对相同混凝土抗压强度、不同再生粗骨料取代率的再生混凝土简支梁的抗剪试验,研究了再生混凝土梁斜截面的受力与变形性能。试验结果表明：相同混凝土抗压强度的再生混凝土梁与普通混凝土梁的变形和斜裂缝开展情况基本相似,但抗剪极限承载能力存在差异;随着再生粗骨料取代率的增加,再生混凝土梁的抗剪承载能力有下降的趋势。最后,本文在对再生混凝土梁抗剪机理进行初步分析的基础上,提出了再生混凝土梁的抗剪承载力建议公式。     

再生粗骨料钢筋混凝土梁疲劳性能试验研究

对5根再生粗骨料钢筋混凝土梁及1根普通钢筋混凝土梁的弯曲疲劳性能进行了试验研究,比较了再生粗骨料钢筋混凝土梁与普通钢筋混凝土梁的开裂荷载、疲劳破坏特征、疲劳寿命、疲劳荷载作用下的跨中挠度、裂缝宽度等,研究结果可为再生粗骨料钢筋混凝土梁的设计和应用提供参考。     

再生粗骨料钢筋混凝土梁短期刚度研究

对27根再生混凝土梁和3根普通混凝土梁进行正截面弯曲性能试验,研究再生混凝土梁短期刚度及其计算方法。试验结果表明,相同条件下再生混凝土梁跨中挠度比普通混凝土梁跨中挠度大11%左右。参考普通混凝土梁,根据试验结果回归出再生混凝土梁内力臂系数、截面弹塑性抵抗矩系数以及不均匀系数表达式,从而得出再生混凝土梁短期刚度的计算式。通过收集国内外再生混凝土梁试验结果对本文刚度公式进行验证,两者吻合较好。     

再生粗骨料混凝土材料与梁抗剪性能研究

通过再生粗骨料混凝土一系列试验,研究了再生粗骨料混凝土的材料特性和梁的抗剪性能,主要包括再生粗骨料混凝土的配合比、抗压强度、弹性模量和再生混凝土简支梁的抗剪性能等。结果表明：相对于普通混凝土,随着再生粗骨料取代率的增加,再生粗骨料混凝土具有强度和弹性模量降低等特点；再生粗骨料混凝土梁斜截面在受力过程中,梁的变形和斜裂缝开展情况与普通混凝土梁基本相似,但随着再生粗骨料取代率的增加,再生混凝土梁的抗剪承载能力也有下降的趋势。     

钢筋再生混凝土楼板的承载性能试验研究

为了研究钢筋再生混凝土楼板的力学性能,共设计了6个试件,其中3个单向板和3个双向板,主要以再生粗骨料取代率为变化参数,取代率分别为0%,50%,100%。通过对两类楼板进行抗弯试验,观察试件的破坏形态、获取了试件受力的全过程曲线、跨中挠度发展情况及构件的极限承载力等重要数据,并分析再生粗骨料取代率对单向板和双向板的影响,利用相关规范的计算方法对再生混凝土楼板承载能力进行计算,并与试验实测结果进行对比。试验结果表明:不同骨料取代率的楼板破坏形态相似;在混凝土出现裂缝前,随着荷载的增加,楼板的挠度基本呈线性增大;当混凝土开裂后,钢筋再生混凝土楼板的挠度增大有突变;钢筋再生混凝土单向板的刚度比钢筋普通混凝土单向板好,双向板则相反;钢筋再生混凝土楼板与钢筋普通混凝土楼板相比,两者开裂荷载较为接近,但钢筋再生混凝土楼板有极限承载力高的优点。研究结果可为钢筋再生混凝土板构件的进一步研究和推广应用提供参考。     

高温后型钢再生混凝土梁的受剪性能试验研究

为研究高温后型钢再生混凝土梁的受剪性能,考虑再生粗骨料取代率、温度、混凝土强度等级3个变化参数,设计了17个试件进行不同高温后的静力加载试验。通过试验测试到不同高温型钢再生混凝土梁的物理及力学性能指标,并观察了该类梁高温后的受力破坏过程及形态,获取了其极限承载力以及受力破坏全过程的荷载-挠度曲线等重要资料,并分析了各变化参数对高温型钢再生混凝土梁的初始刚度、峰值荷载、延性系数及能量耗散的力学性能指标的影响规律。研究结果表明:随着温度的升高,型钢再生混凝土梁的质量变轻、初始刚度和峰值荷载降低,延性系数、能量耗散值则先减小再增大。取代率对各力学性能指标影响不大。随着混凝土强度的增大,初始刚度和峰值荷载增大,延性系数变小,能量耗散值基本不变。     

钢筋高强再生混凝土足尺梁长期荷载作用下变形性能试验研究

为研究钢筋高强再生混凝土梁长期荷载下的变形性能,进行了6根足尺梁试件变形性能试验研究。梁截面尺寸为200mm×300mm,长3300mm,净跨3000mm;各梁配筋相同,纵筋配筋率1.13%,体积配箍率0.54%,纵筋净保护层厚度20mm;混凝土为再生粗骨料混凝土,细骨料为天然砂,再生粗骨料取代率分别为0%、33%、66%、100%,再生混凝土设计强度等级为C55~C60;针对两种不同持荷水平,进行了长期荷载试验。试验中得到了荷载、梁挠度、温度、湿度随时间的变化情况。分析了不同持荷水平、不同再生粗骨料取代率梁的挠度随时间变化的规律;拟合得到了挠度-时间关系曲线及其表达式。研究表明：低持荷水平下（加载弯矩与屈服弯矩比值为0.29）高强再生混凝土梁徐变挠度比天然骨料混凝土梁的略大,挠度增大系数比高持荷水平下（加载弯矩与屈服弯矩比值为0.46、0.47）的梁挠度增大系数略大;再生粗骨料混凝土梁长期荷载下挠度增大系数可按普通混凝土梁挠度增大系数的1.1倍采用;曲线拟合及分段线性拟合得到挠度计算值与实测值吻合较好。     

再生混凝土梁与普通混凝土梁的受力性能等效方法研究

为实现再生混凝土梁与普通混凝土梁的受力性能等效,以普通混凝土梁在整个服役期间的受力性能作为等效转换目标,建立了一种适用于公路桥梁规范的受力性能等效方法。针对以弯曲破坏为主的钢筋混凝土梁,从承载能力极限状态的弯矩、正常使用极限状态的挠度和最大裂缝宽度以及耐久性四个方面建立受力性能等效方程,将再生混凝土梁等效转换为具有相同受力性能的普通混凝土梁,并结合试验梁进行了实例等效说明。研究表明：正常使用极限状态中的最大裂缝宽度条件能够自动满足等效要求;当普通混凝土梁横截面高度和环境条件保持不变时,再生混凝土梁的横截面高度随着再生混凝土与普通混凝土氯离子扩散系数之比的增大而增大;相同氯离子扩散系数之比下,再生混凝土梁与普通混凝土梁的横截面高度之比随着普通混凝土梁横截面高度的增大而减小,随着环境条件的逐渐恶化而增大;对于再生粗骨料取代率分别为50%、100%的再生混凝土梁,等效后其横截面高度仅比对应普通混凝土梁增加了约10%;建立的等效后再生混凝土梁的横截面高度和再生混凝土与普通混凝土的平均抗压强度之比的关系式,可以简化等效计算过程。建立的受力性能等效方法可为再生混凝土梁的工程应用提供一定参考。