钢纤维活性粉末混凝土梁柱中节点抗震性能试验研究

为研究钢纤维活性粉末混凝土梁柱中节点的抗震性能及受剪承载力,完成了8个钢纤维活性粉末混凝土梁柱中节点试件的拟静力试验,研究了钢筋强度、节点核心区配箍率、贯通节点的腰筋及柱内非角部钢筋对活性粉末混凝土梁柱中节点的破坏过程、破坏形态、受剪承载力、滞回特性、耗能、承载力和刚度退化等抗震性能的影响。结果表明,梁柱纵筋采用HRB600高强钢筋延缓了刚度退化速率,提高了试件的耗能能力;核心区箍筋配筋率的增大能够改善破坏阶段试件的承载力退化特性和耗能能力,节点核心区横向钢筋面积率为0~0.98%时,节点的受剪承载力和延性随横向钢筋面积率的增大而增大;贯通节点的梁内腰筋和柱内非角部钢筋均能够有效提高节点受剪承载力、延缓构件承载力的退化、提高其耗能能力。采用GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》的受剪承载力公式,对于低配箍率节点承载力计算偏于保守,当面积配箍率大于0.98%时偏于不安全;ACI 352-02中公式的计算结果与试验值更接近,约有9%~46%的安全裕度。     

预应力超高性能钢纤维混凝土梁受弯性能试验研究

为了研究后张法预应力超高性能钢纤维混凝土梁的受弯性能,对6根梁试件进行了3分点对称加载试验研究。试件变化参数包括非预应力纵筋强度等级、配筋率、张拉控制应力及预应力度,获得了试件的开裂弯矩、极限弯矩、破坏形态以及裂缝开展情况。试验结果表明：HRB500级钢筋与UHPSFC适配良好,可以充分发挥二者的高强性能;张拉控制应力及预应力度增加,开裂弯矩增大;高性能钢纤维混凝土梁弯曲裂缝细而密,正常使用极限状态下最大裂缝宽度不大于0.15mm。通过引入抗裂影响系数对受拉区塑性影响系数进行修正后,开裂弯矩计算值与试验值吻合较好。根据简化的高性能钢纤维混凝土本构模型建立了高性能钢纤维混凝土梁的受弯承载力计算公式,其计算值与试验值吻合良好,可为高性能钢纤维混凝土梁理论分析和设计提供参考。     

基于STM理论钢纤维混凝土深受弯构件裂缝宽度试验研究

通过7根钢纤维混凝土深受弯构件的弯曲性能试验,分析了钢纤维掺量及配筋率对深受弯构件跨中截面混凝土应变、纵筋应变、破坏形态及裂缝宽度的影响。基于STM理论量化钢纤维、钢筋以及混凝土三者在受力过程中的组合作用,提出了适用于钢纤维混凝土深梁最大裂缝宽度的理论计算式,并与实测结果进行比对分析。研究结果表明:较普通深受弯构件而言,钢纤维混凝土深受弯梁的开裂荷载增幅11%~20%,极限荷载提高10%~16%,提高配筋率,开裂荷载提高约22%,极限荷载提高20%~31%;提高配筋率或钢纤维掺量,均可使试件破坏模式由正截面破坏向斜截面破坏转变;钢纤维掺加50、78 kg/m^3后,裂缝宽度可减少13%~29%;试件配筋率提高0.142%,裂缝宽度减少33%;推导出的理论计算式计算得到的最大裂缝宽度与实测值吻合。     

GFRP筋活性粉末混凝土梁受力性能试验研究

为了研究GFRP筋活性粉末混凝土梁的受力性能,对8根梁进行三分点加载试验,获得了试验梁的开裂弯矩、极限弯矩以及各级荷载作用下的变形及裂缝分布与开展。试验结果表明：活性粉末混凝土试验梁纯弯区段开裂应变 (750×10-6) 约为普通混凝土梁的7倍,开裂弯矩及截面塑性系数计算应考虑纵向受拉GFRP筋的有利影响。GFRP筋活性粉末混凝土梁正截面受弯破坏形式可分为纵向受拉GFRP筋被拉断而受压边缘活性粉末混凝土未被压碎的受拉破坏,受压边缘活性粉末混凝土被压碎(5500×10-6)而纵向受拉GFRP筋未被拉断的受压破坏,以及纵向受拉GFRP筋被拉断的同时受压边缘活性粉末混凝土被压碎的界限破坏等三种。对于受压破坏可按拉区应力为0.25倍活性粉末混凝土抗拉强度来考虑拉应力对正截面受弯承载力的贡献。对于受拉破坏则基于材料应力-应变关系通过数值积分迭代计算正截面受弯承载力。刚度及裂缝宽度计算的关键是合理计算使用阶段GFRP筋的拉应力,在计算GFRP筋拉应力时所用弯矩应为外荷载弯矩减去拉区活性粉末混凝土拉应力合力对压区合力点的弯矩。图9表12参10     

玄武岩纤维筋混凝土梁正截面抗弯承载力试验研究

为了研究BFRP筋混凝土梁的抗弯性能,进行了不同配筋率和不同配筋形式BFRP筋混凝土梁的四点弯曲试验,分析了试件的跨中挠度、抗弯承载力和裂缝分布规律。结果表明:BFRP筋混凝土梁的弯矩-挠度曲线表现出试件开裂、峰值弯矩为转折点的三折线特征;BFRP筋与钢筋混合配筋梁的弯矩-挠度曲线表现出试件开裂、钢筋屈服和峰值弯矩为转折点的四折线特征;BFRP筋与钢筋混合配筋能提高钢筋混凝土梁的抗弯承载力,减小BFRP筋混凝土梁的挠度和裂缝宽度,同时发挥BFRP筋强度高的特点;BFRP筋与钢筋混合配筋梁符合平截面假定,并给出了正截面抗弯承载力计算公式。     

HRB500钢筋轻骨料混凝土叠合梁受弯性能试验研究

对3根不同配筋率下采用HRB500组合封闭箍筋和纵筋的钢筋轻骨料混凝土叠合梁和3根对比试件进行了受弯性能试验,对叠合梁的正截面受弯承载力、抗裂性、挠度以及裂缝开展情况进行了分析。结果表明:采用HRB500组合封闭箍筋和纵筋的钢筋轻骨料混凝土叠合梁的破坏形态、受弯性能与整浇对比梁相近,梁正截面的平截面假定仍然适用,正截面受弯承载力、开裂荷载及挠度仍可按照现行规程JGJ 12—2006中的计算公式计算。     

钢筋钢纤维自密实混凝土梁弯曲性能及变形预测

基于有效截面惯性矩,提出了钢筋钢纤维自密实混凝土梁式构件（R/SFRSCC）瞬时弯曲挠度的简化模型。与普通钢筋混凝土梁式构件不同,R/SFRSCC需要考虑受拉区开裂截面钢纤维对梁式构件截面惯性矩的贡献,并基于内力平衡和应变协调计算了梁式构件开裂截面的中和轴高度。为研究钢纤维对钢筋自密实混凝土梁式构件瞬时弯曲变形性能的影响并验证预测模型的准确性,对9根钢筋钢纤维自密实混凝土梁式构件进行了四点抗弯试验,以钢纤维掺量和纵筋配筋率为主要变化参数。结果表明,钢纤维的掺入可以显著提高钢筋自密实混凝土梁式构件开裂后的截面抗弯刚度。正常使用阶段,掺入30 kg/m3和50 kg/m3的钢纤维可使钢筋自密实混凝土梁式构件开裂后的截面抗弯刚度提高26%～117%,但钢纤维的作用随着纵筋配筋率的增加而减弱。采用提出的瞬时挠度简化模型,对比了预测的与实测的钢筋屈服前荷载-跨中挠度曲线,两者吻合较好,模型可用于钢筋钢纤维自密实混凝土梁式构件瞬时弯曲变形的预测。     

GFRP筋混凝土梁抗裂性能理论与试验研究

GFRP筋具有抗拉强度高、重量轻、抗腐蚀、耐疲劳等特点,用它代替混凝土结构中受腐蚀的钢筋具有重要的工程意义。GFRP筋混凝土梁的开裂弯矩是衡量其抗裂性能的重要指标,也是GFRP筋混凝土梁裂缝宽度、挠度以及力学性能计算的重要参数。首先推导了与钢筋混凝土梁开裂弯矩计算方法相衔接的GFRP筋混凝土梁开裂弯矩的计算公式,然后通过7根GFRP筋混凝土简支梁及6根GFRP筋混凝土连续梁试验检验了公式的适用性。试验过程中通过在GFRP筋混凝土梁受压区及受拉区配置不同数量的GFRP筋来研究其开裂过程及开裂荷载。研究结果表明,按照给出的GFRP筋混凝土矩形截面梁正截面开裂弯矩公式得到的理论值与试验值吻合较好,研究成果将为进一步研究GFRP筋混凝土梁的力学性能提供参考。     

盾构混凝土管片抗弯性能模拟试验研究

采用4根C50对称倾角钢筋混凝土梁受弯试件,模拟研究了盾构混凝土管片受弯性能、破坏形态、裂缝形成规律及变形特点,并与现行规范中承载力和挠度等计算结果进行了比较分析。结果表明:现行规范对对称倾角钢筋混凝土梁有较好的适用性,对称倾角钢筋混凝土梁的受力破坏形式与普通适筋梁相似,受力阶段都包括了弹性阶段、裂缝开展阶段和屈服阶段。对于不同配筋率的对称倾角钢筋混凝土梁,配筋率为1.54%的梁比配筋率为1.13%的梁破坏时纯弯区裂缝的数量密集,而裂缝的长度和宽度小。在受压钢筋不变,受拉筋的配筋率提升36%时试件的极限承载力提升5.1%,试件达到极限承载力时的试件挠度提高了18.8%,说明在合理的范围内提高对称倾角钢筋混凝土梁的配筋率可以提高梁的极限承载力和延性,从而提高结构的安全性。对称倾角钢筋混凝土梁能较合理的模拟盾构混凝土管片抗弯性能。     

SFRC/SCC钢筋复合梁受弯性能试验研究

设计了一批受拉区为SFRC、受压区为SCC的钢筋复合梁,分析了纵筋配筋率、SFRC替换层钢纤维体积掺量以及替换层高度对复合梁在四点弯曲荷载作用下的承载力、挠度以及裂缝形态的影响,并与普通混凝土梁进行了对比。通过理论分析计算得出了SFRC/SCC复合梁的承载力表达式,并将理论计算结果与试验数据进行了对比分析,以验证表达式的合理性。结果表明:配筋率是提升复合梁承载力的首要因素,1.32%配筋率相对于0.79%配筋率的极限承载力最大可提升24.1%;钢纤维替换层对复合梁的承载力提升并不明显,但对于复合梁的挠度与裂缝宽度控制有明显作用,将替换层高度由50 mm提升至150 mm时,复合梁的挠度和主裂缝宽度最大分别降低了9.2%和77.81%。     

Flexural strengthening of reinforced lightweight polystyrene aggregate concrete beams with near-surface mounted GFRP bars

Application of near-surface mounted (NSM) fibre reinforced polymer (FRP) bars is emerging as a promising technology for increasing flexural and shear strength of deficient reinforced concrete (RC) members. In order for this technique to perform effectively, the structural behaviour of RC elements strengthened with NSM FRP bars needs to be fully characterized. This paper focuses on the characterization of flexural behaviour of RC members strengthened with NSM glass-FRP bars. Totally, 10 beams were tested using symmetrical two-point loads test. The parameters examined under the beam tests were type of concretes (lightweight polystyrene aggregate concrete and normal concrete), type of reinforcing bars (GFRP and steel), and type of adhesives. Flexural performance of the tested beams including modes of failure, moment–deflection response and ultimate moment capacity are presented and discussed in this paper. Results of this investigation showed that beams with NSM GFRP bars showed a reduction in ultimate deflection and an improvement in flexural stiffness and bending capacity, depending on the PA content of the beams. In general, beams strengthened with NSM GFRP bars overall showed a significant increase in ultimate moment ranging from 23% to 53% over the corresponding beams without NSM GFRP bars. The influence of epoxy type was found conspicuously dominated the moment–deflection response up to the peak moment. Besides, the ultimate moment of concrete beams reinforced with GFRP bars could be predicted satisfactorily using the equation provided in ACI 318-95 Building Code.     

GFRP筋地下连续墙混凝土板受弯性能试验研究及有限元分析

为了解GFRP筋地下连续墙的受弯性能,通过GFRP筋混凝土板和钢筋混凝土板的对比受弯试验,分析了两者的受力-变形过程和破坏形态,对比了两者的挠度、开裂荷载、极限荷载以及混凝土应变。结果表明：GFRP筋混凝土板的受力-变形曲线大致可划分为开裂前和开裂后两个阶段,其破坏表现为脆性;混凝土开裂前两种板的截面应变变化规律均基本符合平截面假定,但开裂后GFRP筋混凝土板的挠度增长速率远大于钢筋混凝土板,且该速率基本不变;两种板的开裂荷载较为接近,而GFRP筋混凝土板的极限荷载为钢筋混凝土板的1.2倍。在试验基础上,建立了GFRP筋混凝土板的有限元模型,通过参数分析表明,GFRP筋混凝土板的抗弯刚度在开裂后随配筋率的增大而增大。图13表6参8     

GFRP筋加固混凝土板的试验分析

本文介绍了GFRP筋混凝土板和钢筋混凝土板的试验室抗弯试验,描述了试件的受力～变形过程和破坏形态,对两种混凝土板的开裂荷载和极限荷载、挠度以及混凝土的应变进行了对比和分析。同时,对不同配筋率GFRP筋混凝土板进行了有限元模拟试验,探讨了配筋率对GFRP筋混凝土板刚度的影响,给出了GFRP筋混凝土板开裂后抗弯刚度的计算公式。     

混合配筋混凝土梁抗弯疲劳试验

为了研究混合配筋(混合配置FRP筋和钢筋)混凝土梁的抗弯疲劳性能,设计了4根混合配筋混凝土梁(1根梁承受静力荷载,3根梁承受等幅疲劳荷载),进行了疲劳试验。结果表明:混合配筋混凝土梁抗弯疲劳破坏始于受拉钢筋的疲劳断裂,GFRP筋断裂或者基体开裂剥落,随后压区顶部混凝土压碎; 破坏时纯弯段出现1条或2条主裂缝,钢筋疲劳断口光滑,未出现静力拉断时的屈服和颈缩现象; GFRP筋疲劳破坏未出现静力受拉破坏时纤维“扫帚”型破坏模式; 疲劳加载后构件产生不可恢复的残余挠度,残余挠度随着疲劳次数和疲劳上限荷载的增加而增大; 疲劳过程中纯弯段基本不出现新裂缝,均是沿已有初始裂缝扩展; 基于有效惯性矩法的刚度计算值和基于刚度解析法的刚度计算值均大于试验值,偏于不安全; 基于EN 1992-1-1:2004提出的刚度预测模型相对偏差均在10%以内,且刚度计算值小于试验值,偏于安全。     

Flexural behavior of GFRP-reinforced concrete encased steel composite beams

To improve the ductility and meanwhile ensure satisfactory corrosion-resistant performance, a new type of FRP-reinforced concrete encased steel (FRP-RCS) composite beams comprised of ductile structural steel shapes in combination with corrosion-resistant FRP-reinforced concrete was proposed and studied. An experimental investigation on flexural behavior of the proposed FRP-RCS beams was conducted by testing a total of seven simply supported beam specimens subjected to four-point bending loads. The test specimens included one FRP-reinforced concrete (FRP-RC) beam reinforced with GFRP bars only and six FRP-RCS beams reinforced with both GFRP bars and encased structural steel shapes. The main parameters considered in this study were concrete compressive strength, amounts of GFRP reinforcement as well as ratio and configuration of encased structural steel shapes. The test results indicate that using encased steel shapes can provide a significant enhancement in load carrying capacity, stiffness, ductility and energy absorption capacity of tested beams. The tested FRP-RC beam suffered a brittle failure caused by the sudden fracture of tensile GFRP bars whereas the proposed FRP-RCS beams behaved in a ductile manner mainly due to the beneficial residual strength of encased steel shapes following concrete crushing. In addition, an analytical method was suggested to predict the load carrying capacity of the proposed FRP-RCS beams.     

混杂配筋混凝土梁抗弯承载力计算方法初探

钢筋和GFRP筋合理混杂布置，可较大程度地提高混凝土结构的耐久性。通过对8根梁的抗弯试验研究，证实GH冲筋、钢筋和混凝土可以很好地共同工作。依据实验结果和理论分析，提出了混杂配筋混凝土梁抗弯承载力计算方法。     

Flexural and shear capacities of concrete beams reinforced with GFRP bars

This paper reports test results of 12 concrete beams reinforced with glass fibre-reinforced polymer (GFRP) bars subjected to a four point loading system. All test specimens had no transverse shear nor compression reinforcement and were classified into two groups according to the concrete compressive strength. The main parameters investigated in each group were the beam depth and amount of GFRP reinforcement. Two modes of failure were observed, namely flexural and shear. The flexural failure is mainly occurred due to tensile rupture of GFRP bars either within the mid-span region or under the applied point load. The shear failure is initiated by a major diagonal crack within the beam shear span. This diagonal crack extended horizontally at the level of the GFRP bars indicating bond failure.Simplified methods for estimating the flexural and shear capacities of beams tested are presented. The flexural capacity is estimated based on the compatibility of strains and equilibrium of forces. Comparisons between the flexural capacity obtained from the theoretical analysis and that experimentally measured in the current investigation and elsewhere show good agreement. To predict the shear capacity of the beams tested, four methods recently proposed in the literature for GFRP-reinforced concrete beams are used. These methods have been developed by modifying the ACI 318-99 shear capacity formula for steel-reinforced concrete beams to account for the difference in the axial stiffness of GFRP and steel bars. It has been shown that the theoretical predictions of the shear capacity obtained from these methods are inconsistent and further research needs to be carried out in order to establish a rational method for the shear capacity calculation of GFRP-reinforced concrete beams.     

耐碱玻璃纤维编织网混凝土梁抗弯性能研究

提出了采用耐碱GFRP编织网替代传统钢筋在混凝土梁中作为受力骨架的新型结构形式。为研究该类型结构的力学性能,设计了3根试件,对其进行三分点加载,观察其受力全过程及破坏特征,分析其破坏模式。在试验研究的基础上,采用ABAQUS有限元软件进行了混凝土强度参数对其力学性能影响的参数分析。试验及数值模拟结果表明:配筋率对耐碱GFRP混凝土梁的受弯性能影响较大;随着混凝土强度的提升,梁的承载力虽有所提升,但挠度降低。     

GFRP筋混凝土短柱偏压性能试验研究

进行了3组玻璃纤维增强复合材料（GFRP）筋混凝土短柱偏心受压破坏试验,对GFRP筋混凝土偏心受压柱的破坏形态、侧向挠度、内部筋体应变与混凝土表面的应变等试验结果进行了分析。结果表明:GFRP筋混凝土柱的破坏形式为受压破坏,随着初始偏心距的减小,GFRP筋混凝土柱的承载力有增大趋势;GFRP筋作为受压筋与混凝土的协同作用良好,且试件加载时的初始偏心距越小,混凝土与GFRP筋的协同作用越好;GFRP筋有较好的抗压性能,作为受力筋应用到混凝土受压构件中有很大的优越性。