二次受力条件下钢筋混凝土梁填补孔洞后的受力研究

通过对二次受力条件下CGM灌浆料填补修复钢筋混凝土开孔梁进行了试验研究,结果表明,初始荷载对在剪弯段开孔梁的受力性能削弱明显。采用CGM灌浆料填补后,开孔梁的承载力提高,挠度增长减慢,破坏形态为弯曲破坏,随着初始荷载的增大,填补梁破坏时孔洞处裂缝变宽,梁的抗剪承载力降低,但当初始荷载在一定范围内时,填补梁的受力性能基本能接近未开孔梁。     

剪弯段开双孔钢筋混凝土梁受力性能的试验研究

基于剪弯段开双孔钢筋混凝土梁受力的特点,考虑了孔洞数量、间距和位置的因素,对剪弯段开双孔梁在集中荷载作用下的受力性能进行了试验研究。研究结果表明,与未开孔钢筋混凝土梁相比,未加固开孔梁的承载力随着孔洞数量、间距和位置的变化有不同程度的降低。当孔洞位置靠近支座时,单孔梁、孔间距小于1倍孔径的双孔梁和孔间距大于1倍孔径的双孔梁的承载力分别降低了12.7%、23.3%、16.8%,破坏时梁底部钢筋均未发生屈服,呈剪压破坏状态。当孔洞位置靠近纯弯段时,孔间距小于1倍孔径的双孔梁承载力降低了6.6%,破坏时呈弯曲破坏状态;开孔梁孔周钢筋加固后的承载力与未开孔梁相比仅下降3.1%,加固效果明显,呈弯曲破坏状态。     

碳纤维布加固二次受力下剪弯段开双孔RC梁受力性能

基于剪弯段开双孔RC梁受力的特点,考虑不同的初始荷载,对碳纤维布(CFRP)加固二次受力条件下剪弯段开双孔梁的受力性能进行了试验研究。研究结果表明,未加固开孔梁的承载力随初始荷载的增大而降低,破坏时梁的底部钢筋没有发生屈服,呈剪压破坏状态;与未开孔RC梁相比,二次受力下各开孔梁的承载力随着初始荷载的增大有明显下降的趋势,当初始荷载分别为未开孔梁极限承载力设计值的20%,40%和60%时,其极限承载力分别降低了26.1%、30.9%和35.5%。初始荷载不超过未开孔梁极限承载力设计值的40%时,开孔梁碳纤维布加固后的极限承载力与未开孔梁相比下降幅度不超过8%,加固效果明显;初始荷载低于未开孔梁极限承载力设计值的60%时,开孔加固梁的底部钢筋屈服,与未开孔梁一样呈受弯破坏形态。     

剪弯段开孔RC梁高温后受力性能试验

为研究温度对剪弯段开孔的钢筋混凝土梁受力性能的影响,对4根经历不同温度的开孔梁的受力性能进行了试验研究。结果表明,剪弯段开孔的梁由于孔洞的削弱发生剪压破坏,而未开孔梁则发生受弯破坏。相比未开孔梁,常温开孔梁的承载力出现较大幅度的降低,降低约16.2%。经历温度越高,开孔梁的开裂荷载和极限荷载的降幅越大。温度对梁开裂荷载的影响略大于对极限荷载的影响,且温度越高,影响越明显。     

碳纤维布加固低强度混凝土开孔梁受力性能研究

对碳纤维布(CFRP)加固低强度混凝土开孔梁的受力性能进行了试验研究,孔开设在梁剪弯段,分为圆孔和方孔两种。研究了开孔梁加固前后的承载力、变形性能,并与未开孔梁进行了对比。试验结果表明,剪弯段开孔后梁的承载力比未开孔梁降低,开孔梁底部钢筋不能发生屈服,呈明显的剪压破坏状态;经碳纤维布加固后,开孔梁的承载力有明显的提高,与未开孔梁基本相当;开孔梁底部钢筋发生屈服,与未开孔梁一样呈明显的受弯破坏状态;试验结果还表明,在加固前后,开圆孔的梁的受力性能均好于开方孔的梁。这些试验结果可为今后混凝土开孔梁的进一步研究提供参考。     

RC开孔梁承载力试验研究与理论分析

基于孔洞位置、数量、直径、间距以及是否配置加强筋等因素,进行了集中荷载作用下开孔RC梁承载力的试验研究。研究结果表明,在梁的纯弯段和剪弯段开孔对梁的承载力性能影响不同。在纯弯段开孔梁的开裂荷载显著减小;而在剪弯段开孔会使梁的极限承载力明显减小;双孔梁较单孔梁承载力损失更大,剪弯段开双孔除了能进一步减小梁开裂荷载及极限承载力外,能使梁出现明显的脆性破坏;随着梁开孔直径的增加,梁的极限承载力逐渐减小;梁开双孔时,增加两孔间的距离能使开双孔对梁所造成的承载力损伤显著降低;在孔洞周围布置加强筋后能够有效降低因开孔造成的极限承载力的损失,且其极限承载能力的降低值在10%以内。在试验研究的基础上,给出了开孔梁抗剪承载力的计算公式,可为开孔梁的设计及应用提供参考。     

二次受力下碳纤维布加固剪弯段开单孔RC梁受力性能研究

考虑不同的初始荷载,对二次受力条件下未加固开单孔梁和碳纤维布(CFRP)加固开单孔梁的受力性能进行了试验研究。研究结果表明,与未开孔RC梁相比,二次受力下各开孔梁的承载力随着初始荷载的增大有明显下降的趋势,当初始荷载分别为未开孔梁承载能力极限荷载的20%、40%、60%时,其承载能力极限荷载分别降低了14.8%、19.0%、23.7%,破坏时梁底部钢筋均未发生屈服,呈剪切破坏状态。而碳纤维布加固开孔梁的承载能力极限荷载与未开孔梁相比下降幅度不超过3%,破坏时底部钢筋屈服,与未开孔梁一样呈弯曲破坏形态,加固效果明显。     

剪弯段开孔混凝土梁补强后受力性能试验研究

考虑不同的的孔洞大小,对剪弯段开孔混凝土梁及采用水泥基灌浆材料(CGM)填补孔洞与碳纤维布加固孔边两种情况下的开孔梁进行了试验研究。研究结果表明:梁开孔致使其挠度增长加快,裂缝宽度增大,承载力显著降低,破坏形态变为脆性的剪切破坏,严重影响梁的安全性,且孔洞越大,破坏越严重;当孔洞尺寸在一定范围内时(d0≤0.4h),采用CGM灌浆料填补孔洞及采用碳纤维布加固孔边,均可有效提高开孔梁的承载力,减缓跨中挠度的增长速度,并使底部钢筋达到屈服,梁的破坏形态恢复至弯曲破坏,其各项力学性能都可恢复至未开孔梁的状态,从而可保证开孔梁的安全性。但采用碳纤维布加固后,随着孔洞的增大,破坏时孔洞处裂缝宽度增大。     

考虑二次受力的内嵌BFRP筋加固混凝土T形梁受剪性能试验研究

为了研究二次受力对内嵌BFRP筋加固混凝土梁受剪性能的影响,对6根内嵌BFRP筋混凝土T形截面加固梁和2根对比梁进行了受剪性能试验。对试件梁的受力过程、破坏模式、荷载-挠度曲线、荷载-应变曲线、斜截面应力重分布现象以及初始荷载大小、卸载程度和BFRP筋端部锚固长度等因素对加固梁的影响进行研究。研究结果表明：虽然加固梁发生了剪切破坏,但是破坏特征复杂且伴随着次生破坏;试件梁的斜截面在斜裂缝出现时和箍筋屈服时出现了重分布,对于二次受力试件梁,BFRP筋应变滞后现象明显,且BFRP筋应变分布不均匀,在进行加固梁承载力计算时应考虑此因素带来的承载力降低的影响;初始荷载、卸载程度及BFRP筋端部锚固有利于加固梁极限荷载的提高和延缓斜裂缝的开展,应在加固梁受剪承载力计算公式中引入相关系数或满足构造要求来体现这些因素的影响。     

预载水平及剪/弯承载力比对剥离破坏的影响

通过碳纤维片材加固钢筋混凝土简支梁的受弯试验及文献中相关试验,研究了预载水平及剪/弯承载力比对纤维片材初始剥离荷载的影响。对本文试验及文献中发生剥离破坏的碳纤维片材加固钢筋混凝土梁的试验研究,分析结果表明:(1)随剪/弯承载力比的增大,加固梁纤维片材的初始剥离荷载也随之增大;但当剪/弯承载力比值较小,即受剪承载力富裕度较小的情况下,纤维片材可能会在低于设计极限承载力时发生剥离破坏;(2)加固时预载水平的大小对碳纤维片材加固钢筋混凝土梁的极限荷载和CFRP片材初始剥离时的荷载影响不大。因此加固设计时必须充分考虑加固构件的受剪承载力对剥离破坏的影响,以避免纤维剥离这一脆性破坏模式的发生。     

矩形开孔钢筋混凝土伸臂梁受剪性能试验研究

为方便设备管线通过,采用腹部开孔梁可有效降低楼层高度,但开孔会削弱梁的整体刚度,导致孔洞附近的应力及内力重分布十分复杂。为研究腹部矩形开孔的钢筋混凝土伸臂梁的受力性能,以正反弯矩比、孔洞位置、剪跨比及孔侧斜筋作为主要变量,对12根钢筋混凝土开孔伸臂梁和1根钢筋混凝土实腹伸臂梁试件进行了两点加载下的受剪性能试验。研究了各种参数对开孔伸臂梁的裂缝开展及破坏形态、应变分布、变形和受剪承载力等受力性能的影响。试验结果表明：正反弯矩比和孔心剪跨比改变了伸臂梁在孔洞附近的受力状态,导致破坏时孔侧呈现出不同的裂缝形态。配置孔侧斜筋后,孔侧混凝土和箍筋更好地发挥协同抗剪作用,试件的受剪承载力显著提高,裂缝开展和变形均得到有效的控制。利用混凝土开孔简支梁发生孔侧剪压破坏的受剪承载力公式对开孔伸臂梁的受剪承载力进行计算,并和试验数据进行对比可知,按开孔简支梁的算式对开孔伸臂梁的受剪承载力进行计算,计算结果与试验结果的平均比值为0.96,方差为0.07,结果偏于安全。     

混凝土圆孔梁高温后受力性能试验研究

在建筑装修时，因管道铺设需要在钢筋混凝土梁开设圆孔。为研究其对高温后RC梁受力性能的影响，分别对10根混凝土梁的受弯性能、5根混凝土梁的受剪性能进行试验研究，分析过火温度和圆孔直径对混凝土梁破坏形态、受弯和受剪承载力、荷载-挠度曲线、应变分布和发展等影响，并利用有限元软件ABAQUS进行数值模拟。研究结果表明：实腹梁经历100、300℃和500℃高温后受弯承载力较常温下的分别降低了9.6%、7.4%和12.5%;在试验参数范围内，是否取孔及孔径大小对混凝土梁的受弯承载力影响较小；常温下圆孔梁的受剪承载力较实腹梁的降低了22.6%;在过火温度100～500℃范围内，圆孔梁的受剪承载力与高温后混凝土的强度关系较大，过火温度对混凝土梁的受剪承载力影响不大；有限元模拟总体上能较好计算试验混凝土梁的受弯和受剪承载力，且模拟结果能合理反映过火温度和开孔对混凝土梁受力性能的影响，从而克服试验离散性导致的规律失真。建议了适用于圆孔梁高温后的受弯和受剪承载力计算式，在试验参数范围内计算式具有较好的计算精度，可用于该类混凝土梁承载力评估。     

蜂窝型钢高性能混凝土梁受力性能试验研究

针对不同的型钢保护层厚度、剪跨比、型钢形式以及有无抗剪键这四个因素,对6根蜂窝型钢高性能混凝土梁和1根实腹型钢高性能混凝土梁进行静载试验,以此来探讨这种新型结构的受力性能。试验结果表明:蜂窝型钢高性能混凝土梁符合平截面假定;梁在剪跨比λ≥1.5时的破坏可分为弯剪破坏、剪切劈裂破坏、一般弯曲破坏与弯曲劈裂破坏四种形态;蜂窝型钢高性能混凝土梁的黏结滑移性能明显优于实腹型钢高性能混凝土梁;在蜂窝型钢中加入抗剪键对梁的极限承载力、黏结滑移及挠度变化影响不大;蜂窝型钢高性能混凝土梁的刚度比扩张前的实腹型钢高性能混凝土梁的刚度大,且延性要好;型钢保护层厚度对梁的极限承载力影响较大;梁的极限承载力及开裂荷载与剪跨比有关,具体表现为随着剪跨比的减小而变大。研究将为蜂窝型钢高性能混凝土梁的相关计算理论及工程应用提供参考。     

蜂窝梁-实腹柱十字形节点受力性能研究

为研究蜂窝梁-实腹柱框架中节点的受力性能,利用ABAQUS有限元软件对28种不同扩高比和开孔位置的蜂窝梁-实腹柱十字形节点足尺模型进行了数值模拟分析,详细研究了蜂窝梁-实腹柱十字形节点的破坏模式、塑性铰产生位置、滞回曲线、骨架曲线、延性性能和耗能能力。结果表明:蜂窝梁-实腹柱十字形节点由于梁上开孔的削弱作用,塑性铰由节点域向梁上第1个孔洞处转移,避免在节点域破坏,具有良好的抗震性能;蜂窝梁第1开孔位置一定时,随着扩高比K增加,节点水平承载力先增加后降低,并在K=1.4左右时达到峰值;扩高比K一定时,随着梁上第1个孔洞中心距柱距离L的增大,节点水平承载力先增加后趋于稳定;综合考虑扩高比K和开孔位置L对节点水平承载力及塑性铰产生位置的影响,并定义参数α_h,给出参数K和α_h的建议合理取值范围;在此取值范围内,蜂窝梁 实腹柱十字形节点水平承载力较高,滞回曲线饱满,具有良好的延性与耗能能力,且塑性铰出现在梁上第1个孔洞附近,满足“强节点弱构件”的抗震设计要求,具有良好的抗震性能。     

冷弯薄壁型钢C形梁受剪性能分析

为研究冷弯薄壁型钢C形梁的受剪性能,在已有试验基础上,采用ABAQUS有限元分析软件建立非线性数值模型,对比试验与有限元结果的受剪承载力、试件破坏特征、荷载 跨中挠度曲线等;进而探讨了C形梁剪跨比、腹板高厚比、腹板厚度以及钢材强度等因素对冷弯薄壁型钢C形梁受剪性能的影响。结果表明:剪跨比是影响冷弯薄壁型钢C形梁破坏特征的主要因素,当剪跨比在0.5~1.1之间时,C形梁处于纯剪切受力状态,此时破坏模式为剪切屈服;当剪跨比在1.1~2之间时,C形梁处于弯剪受力状态,此时破坏模式为弯剪破坏;随剪跨比的增加,冷弯薄壁型钢C形梁的受剪承载力及刚度均减小;当腹板高厚比在50~150之间时,冷弯薄壁型钢C形梁的受剪承载力及刚度随腹板高厚比增加而增大,跨中挠度减小;随着腹板厚度的增加,冷弯薄壁型钢C形梁受剪承载力及刚度明显提高;增加钢材强度可显著提高冷弯薄壁型钢C形梁受剪承载力,但对冷弯薄壁型钢C形梁的刚度影响较小。     

高温后钢筋再生混凝土梁受力性能试验及承载力计算

为了研究高温后钢筋再生混凝土梁的受力性能,以再生粗骨料取代率、历经最高温度、混凝土强度、剪跨比为变化参数,设计了34个试件（其中高温后试件26个,常温对比试件8个）进行静力加载试验。观察了试件的破坏过程及其破坏形态,得到了烧失率、荷载-挠度曲线、截面应变分布、峰值荷载、峰值挠度等受力性能指标,分析各参数对其承载能力、挠度、延性、损伤等的影响。同时,对高温后钢筋再生混凝土梁受弯及受剪承载力的计算公式进行了推导。研究结果表明：高温后钢筋再生混凝土梁的破坏形态与其在常温下的相似,根据剪跨比的不同,发生了剪切斜压破坏和弯曲破坏;高温后试件的烧失率在0.44%~8.95%之间,随着温度和取代率的提高,烧失率逐渐增大;高温后钢筋再生混凝土梁的剩余承载力、峰值挠度及延性均不低于高温后普通钢筋混凝土梁;随着取代率的增大,承载力和延性呈先提高后降低的趋势,峰值挠度和损伤则逐渐增大;温度越高,承载力、峰值挠度和延性越低,损伤越重;剪跨比的增大使其承载力降低,峰值挠度增大;提高混凝土强度,能有效提高高温后再生混凝土梁的承载力,减小其峰值挠度。     

预制混凝土空心模剪力墙受力性能试验研究

通过1个钢筋混凝土剪力墙试件和5个横向孔洞为矩形的预制混凝土空心模剪力墙试件的拟静力试验,研究了采用纵向孔洞为圆形、横向孔洞为矩形的空心模构造的预制混凝土空心模剪力墙试件的受力性能。结果表明：该预制混凝土空心模剪力墙沿竖向分布钢筋位置出现竖向裂缝,避免了脆性破坏发生,位移延性系数为3.87~6.47,变形性能良好;现浇与预制混凝土结合面是墙体受力的薄弱部位,降低了墙体的受剪承载力,对高轴压比试件尤为显著;空心模剪力墙在正常使用阶段的刚度与现浇混凝土剪力墙相似,在设计计算时无需对刚度进行折减;提高轴压比和减小剪跨比能够增加墙体的初始刚度,但加快了后期刚度退化速率;降低水平钢筋配筋量对墙体的受剪承载力和变形能力影响较小,但降低了开裂荷载,增加了裂缝宽度。     

弯-剪-扭耦合荷载作用下钢管混凝土短柱受力性能研究

为研究钢管混凝土短柱在剪切和扭转复合作用下的受力性能,开展了10个钢管混凝土短柱试件在纯扭、弯-剪和弯-剪-扭荷载作用下的拟静力往复加载及单调加载试验,得到了钢管混凝土短柱的荷载-变形曲线和钢管应变分布规律。试验结果表明：钢管混凝土短柱具有良好的承载能力和塑性性能;在纯扭作用下,圆形钢管混凝土短柱在往复扭转荷载作用下钢管发生低周疲劳破坏;方形钢管混凝土短柱在单调及往复扭转荷载作用下钢管面外发生斜向局部屈曲;纯扭往复荷载作用下的钢管混凝土柱的荷载-变形骨架曲线与单调加载下基本一致;在弯-剪及弯-剪-扭复合荷载作用下,在进入塑性工作阶段前截面的轴向变形基本满足“平截面假定”;在弯-剪-扭耦合荷载作用下,短柱的破坏模式取决于弯扭比,在弯扭比较大（为1.90）时,其类似于弯剪破坏,在弯扭比较小（为0.96）时,其类似于扭转破坏。在有限元模拟及大量参数分析的基础上,得到了钢管混凝土短柱的弯-剪-扭承载力相关方程,承载力计算结果与有限元分析结果吻合较好。     

框架柱托换节点受力性能试验研究

通过移位工程框架柱包裹式托换节点缩尺模型的正交试验研究,分析托换梁剪跨比λ、纵筋配筋参数ρf_y、配箍率、混凝土强度及梁柱结合面插筋配筋参数ρ_j f _yj对托换节点破坏形态和受力性能的影响。试验结果显示,试件的破坏形态分为托换梁的受弯破坏和弯剪破坏两种形式,梁与柱结合面是薄弱位置;通过对试验数据回归分析,得到了在试验参数范围内各影响因素与托换节点破坏荷载的关系,所研究因素中剪跨比λ对托换节点承载力的影响最为显著,其次是纵筋配筋参数ρf_y、配箍率和插筋配筋参数ρ_j f _yj;依据试验结果提出了框架柱托换节点承载力计算公式,计算结果偏安全。     

二次受力下CFRP加固混凝土梁刚度的试验研究

在初始荷载不同的二次受力作用下,碳纤维片材加固混凝土梁,从强度的角度考虑,其极限承载力能得到很大的提高,初始荷载的大小对其影响不大;从刚度的角度出发,初始荷载的大小对其存在一定的影响。