纤维增强复材筋增强工程用水泥基复合材料-混凝土复合梁受弯性能试验研究

为解决纤维增强复材(FRP)筋混凝土梁裂缝宽度和变形均较大的问题,采用受拉性能优良的工程用水泥基复合材料(ECC)取代FRP筋周围受拉混凝土形成FRP筋ECC-混凝土复合梁。通过对2组FRP筋ECC-混凝土复合梁、1组钢筋ECC-混凝土复合梁(每组5种不同ECC替代高度)的受弯试验,分析试件的开裂、屈服、极限荷载以及各级荷载下试件的挠度、裂缝、纵筋应变、混凝土平均应变。研究表明:钢筋/FRP筋与混凝土/ECC有较好的协同变形能力,ECC与混凝土也有较好的黏结性能;复合梁截面的平均应变均符合平截面假定;复合梁在正常使用状态下,受拉区ECC能充分发挥其应变硬化特性,形成较多细而密的裂缝;FRP筋ECC-混凝土复合梁可有效控制梁的变形值,提高梁的抗弯承载能力。     

体外CFRP筋预应力混凝土箱梁长期受力性能试验研究

碳纤维(CFRP)筋具有优异的物理力学性能,可用于替代传统的预应力钢筋。制作了体外配置碳纤维筋预应力混凝土箱梁模型,对持续均布荷载作用箱梁的截面应力重分布、长期挠曲变形及裂缝发展等规律进行了1001 d的试验观测。基于素混凝土柱体的实测徐变系数,运用双线性法和曲率法分别对试验箱梁的长期挠曲变形进行预测。试验结果表明:受压钢筋应变较初值增长225%～268%,受拉钢筋的应变较初值增长36.2～38.6%,混凝土表面压应变较初值增长164%～224%。按现行设计规范计算长期荷载作用特征裂缝宽度较实测值偏小11.8%～55.5%。跨中长期挠曲变形实测值为初始变形的2.32～2.42倍,较现行设计规范取值偏大18.5%。     

超高性能纤维增强混凝土板的受弯性能试验研究

为研究超高性能纤维增强混凝土(ultra high performance fiber-reinforced concrete, UHPFRC)板的受弯性能,进行了10块UHPFRC板的弯曲试验,研究了板的破坏形态、破坏过程、开裂弯矩、极限弯矩以及混凝土和钢筋的应变。在试验结果基础上,建立了考虑受拉区混凝土抗拉强度和应变硬化效应的UHPFRC板受弯承载力计算式。研究结果表明：UHPFRC板的弯曲破坏形态表现为一条主裂缝并伴有多条微裂缝出现,其破坏过程可分为线性变形、微裂缝发展、主裂缝发展和承载力下降四个阶段;UHPFRC板首次出现裂缝时的弯矩为极限弯矩的50%~55%;在设计板时应以变形作为控制指标,且可以少配或不配钢筋以发挥UHPFRC的材料优势;UHPFRC板在受力过程中表现出显著的应变硬化特性。给出了UHPFRC板的弯曲承载力计算式,可以反映受拉区UHPFRC的应变硬化特性。     

预应力AFRP筋混凝土梁受弯性能的试验研究

对一组配置芳伦纤维增强塑料AFRP预应力筋的简支梁进行受弯试验,考察AFRP筋配筋率、张拉控制应力、非预应力钢筋配筋率等因素对构件承载能力的影响,分析了开裂荷载、极限荷载、荷载-挠度关系、裂缝发生发展、平截面假定、AFRP筋和普通钢筋的应变发展状况等。试验结果表明:有粘结预应力AFRP筋混凝土梁的受载全过程可分为三个阶段,即从加载到混凝土开裂,再到非预应力筋屈服,最终达到极限承载力;虽然AFRP筋材没有屈服点,但是其弹性模量较低,因此,试验梁破坏前有明显的变形和预兆;破坏时,AFRP筋应变不一定达到极限,其值可按平截面假定计算;此外,试验表明,适当提高张拉控制力能提高梁的极限承载能力。     

低周反复荷载下二层再生混凝土框架抗震性能试验研究

通过对1榀单跨二层再生混凝土框架进行低周反复试验,研究其结构的破坏特征、滞回性能、骨架曲线、强度和刚度退化和耗能能力等。同时,利用预先设置在钢筋上的应变片研究和分析再生混凝土框架梁柱中纵筋、箍筋关键点应变在低周反复荷载下的变化规律。试验结果表明,再生混凝土框架梁端、柱脚荷载-曲率滞回曲线较丰满,有良好耗能能力。结构变形为屈服时的3.5倍时,其承载力无明显降低。再生混凝土框架具有良好的抗震性能,应用于工程实际是可行的。     

高强钢筋部分预应力混凝土梁疲劳性能研究

通过对采用HRB600钢筋作为非预应力筋的有粘结与无粘结部分预应力混凝土梁进行静载试验和疲劳试验,分析了部分预应力混凝土梁在疲劳荷载作用下的跨中挠度、HRB600钢筋应变、预应力钢绞线应力的变化特点以及疲劳荷载作用对承载力与HRB600钢筋应变的影响。结果表明:HRB600钢筋作为非预应力筋的部分预应力混凝土试件的疲劳性能以及疲劳后静力性能良好,预应力钢绞线的抗疲劳性能良好;HRB600非预应力钢筋的力学性能稳定且变形恢复性能良好;疲劳荷载作用对有粘结试件中预应力钢绞线与混凝土的黏结作用有较大影响。     

箍筋类型对GFRP筋增强混凝土梁性能的影响

传统混凝土结构因钢筋锈蚀带来的安全问题,引起了广泛的关注。FRP筋具有轻质高强、耐腐蚀等优点,因此被建议替代混凝土结构中的钢筋。为了探究不同类型GFRP箍筋对GFRP筋混凝土梁性能的影响,对配备两种不同箍筋的GFRP筋混凝土梁分别进行了静力加载试验,分析了GFRP筋混凝土梁失效演化过程,讨论了箍筋类型对GFRP筋混凝土梁破坏模式、应力应变状态和荷载位移曲线的影响。最终结果表明：GFRP传统螺纹箍筋梁比GFRP管切割箍筋梁承载能力更高,传统螺纹箍筋转变为管切割箍筋时,梁破坏模式从弯曲破坏变成剪切破坏,GFRP传统螺纹箍筋梁的延性更好。     

钢筋轻骨料混凝土梁受压区极限高度的分析

<正> 一、受压区极限高度的概念和确定方法首先应明确适筋梁最大配筋率的真实含义。为此,以下简述梁的三种破坏状态: 1. 受拉破坏一般是梁的受拉钢筋配筋率较低,在外荷载作用下钢筋首先达到屈服点,当荷载继续增加时,钢筋的应力虽不变,但它产生很大的塑性应变,梁的裂缝宽度和变形明显增大,最后导致梁混凝土受压边缘的应变达到极限压应变而告破坏。国外称此为低筋梁(不同于国内的少筋梁),国内则称此为适筋梁。2. 受压破坏梁受拉钢筋的配筋率较高,在外荷载作     

体外CFRP筋预应力混凝土箱梁长期受力性能试验研究

碳纤维（CFRP）筋具有优异的物理力学性能,可用于替代传统的预应力钢筋。制作了体外配置碳纤维筋预应力混凝土箱梁模型,对持续均布荷载作用箱梁的截面应力重分布、长期挠曲变形及裂缝发展等规、律进行了1001d的试验观测。基于素混凝土柱体的实测徐变系数,运用双线性法和曲率法分别对试验箱梁的长期挠曲变形进行预测。试验结果表明：受压钢筋应变较初值增长225％～268％,受拉钢筋的应变较初值增长36．2～38．6％,混凝土表面压应变较初值增长164％～224％。按现行设计规范计算长期荷载作用特征裂缝宽度较实测值偏小11．8％～55．5％。跨中长期挠曲变形实测值为初始变形的2．32～2．42倍,较现行设计规范取值偏大18．5％。     

改性再生混凝土框架中节点纵筋粘结性能试验研究

为研究反复荷载下改性再生混凝土节点纵向钢筋粘结性能,制作了2榀再生混凝土框架中节点进行低周反复荷载试验。在柱两侧梁端的纵筋预埋应变片,试验获得了纵筋荷载-应变滞回曲线。利用同一根纵筋两个测点应变差计算区段内的平均粘结应力,得到加载过程中纵筋通裂阶段、极限阶段、破坏阶段相对粘结强度。试验表明,在通裂阶段和极限阶段纵筋保有较为稳定的粘结应力,可以满足再生混凝土构件钢筋与混凝土之间通过粘结强度传递应力、协调变形的要求。添加粉煤灰的改性再生混凝土增强了再生骨料界面密实性和粘结作用,可提高钢筋粘结强度。     

CFRP筋增强混凝土梁抗剪性能试验

针对桥梁和建筑结构中大量使用的碳纤维筋（CFRP）增强混凝土梁的抗剪性能,首先设计箍筋间距和剪跨比不同的3根足尺CFRP筋增强混凝土梁试件,并基于规范要求给出其抗剪性能测试试验工况和加载模式;然后,观察不同工况下试件在两点集中加载方式下裂缝的产生和发展过程,总结归纳CFRP筋混凝土梁的失效模式和破坏特征;同时,由CFRP纵向受力筋和CFRP箍筋的荷载—应变关系及CFRP筋混凝土梁的开裂荷载、极限荷载和荷载–挠度曲线的变化情况,分析研究CFRP筋混凝土梁承载能力和变形性能随剪跨和箍筋间距的变化规律;最后,分析剪跨、箍筋间距等影响因素对CFRP筋混凝土梁裂缝宽度、裂缝数量及裂缝分布的影响规律。结果表明：CFRP筋混凝土梁的剪切破坏由弯剪区贯通斜裂缝发展所致;CFRP箍筋配箍率和剪跨比对开裂荷载影响显著,箍筋配箍率越大,试验梁斜截面开裂荷载和极限破坏荷载增加,但是剪跨比越大梁承载力则明显降低;梁的挠度–荷载曲线呈两段式线性分布,梁破坏时变形明显,裂缝宽度较大,高强CFRP箍筋强度发挥有限。     

HRB600钢筋钢纤维混凝土梁柱边节点抗震性能试验研究

为减小配置HRB600钢筋梁柱边节点的梁筋粘结退化,设计钢纤维整体增强或局部增强的梁柱边节点,进行两个配置HRB600/HRB400钢筋混凝土梁柱边节点和2个配置HRB600高强钢筋的钢纤维整体增强或局部增强的混凝土梁柱边节点的低周往复荷载试验,得到试件的破坏形态和滞回曲线,对比分析边节点的耗能能力、延性性能、核心区剪切变形和梁筋粘结退化。结果表明:往复荷载下HRB600钢筋混凝土节点具有较高的承载能力、耗能能力和延性性能,但HRB600钢筋与普通混凝土粘结退化过快;钢纤维整体增强或局部增强混凝土的措施可以减缓HRB600梁筋粘结退化,改善边节点的破坏形态,减小核心区的剪切变形,提高耗能能力;钢纤维整体增强的梁柱边节点具有更高的延性性能和耗能能力,其HRB600梁筋粘结退化更为缓慢。     

钢纤维混凝土墙梁试验研究

通过对钢筋钢纤维混凝土和无筋钢纤维混凝土墙梁试件进行顶面单点静载试验,测试了开裂荷载、破坏荷载、钢筋应变、混凝土应变、裂缝的出现等试验内容。结合对试块进行试验所得到的试验数据,对掺入不同钢纤维体积率的墙梁构件和普通混凝土墙梁试件进行了对比。得到了开裂荷载、破坏荷载、钢筋应变、混凝土应变、裂缝的形式与钢纤维体积率的相关关系。     

重复荷载下高速铁路32 m箱梁模型受力全过程试验

采用三分点重复加载,对高速铁路中广泛应用的32 m预应力混凝土简支箱梁进行了多级重复荷载下的模型试验,其测试内容主要包括箱梁的裂缝分布及裂缝宽度、荷载-跨中挠度曲线、混凝土应变和钢筋应变的分布等.结果表明:简支箱梁首先在跨中底板出现裂缝,然后缓慢向腹板扩展;在纯弯段,裂缝间距分布比较均匀;在施加荷载超过开裂荷载不多的情况下卸载,裂缝在预应力筋的作用下能够闭合;加载结束时箱梁已经达到承载力极限状态(破坏)的标志是弯曲挠度达到跨度的1/30,受拉主筋处最大裂缝宽度达到1.8 mm;重复加载下的荷载-跨中挠度曲线的包络线有3个拐点,分别对应于混凝土开裂、钢筋屈服、预应力筋屈服;跨中截面钢筋应变和混凝土应变沿腹板基本符合平截面假定,跨中顶板和底板截面钢筋应变和混凝土应变沿截面横向分布呈现箱梁剪力滞的分布规律.     

配置HRB500钢筋的混凝土桥墩承载力与耗能性能

对4根配置HRB500钢筋的混凝土桥墩进行水平低周反复荷载下的抗震性能试验,分析其在低周往复荷载作用下的破坏特征、滞回曲线、承载力、位移及延性、耗能能力,研究了钢筋强度、轴压比、箍筋间距对桥墩抗震性能的影响规律。研究结果表明:轴压比的增加,使试件的承载能力提高了21.1%,但使试件的延性降低了44.6%。配箍率的增加,对试件承载能力影响不大,而钢筋强度的增加,使试件的承载能力提高了31.7%,而且使试件耗能能力增强了25.9%。     

碳纤维布加固局部强度不足混凝土柱轴压性能的有限元分析

利用ABAQUS有限元软件分析了碳纤维布加固局部强度不足混凝土柱的受力性能。对加固前后不同区域混凝土的变形情况和应力-应变关系曲线、钢筋和箍筋的变形情况和应力-应变关系曲线以及混凝土柱整体的荷载-位移曲线做对比分析。研究结果表明,碳纤维布对加固区域混凝土可以产生明显的约束作用,增强混凝土柱整体抵抗变形的能力。对局部强度不足区域的混凝土裂缝发展有明显的抑制作用,可小幅度的提高混凝土柱的极限承载力。当碳纤维布层数超过3层时,增加层数仅对混凝土柱延性性能有影响,对其承载力的提高无明显作用。     

低周反复荷载下再生混凝土梁柱节点纵筋粘结性能试验研究

为研究低周反复荷载作用下贯穿于再生混凝土节点的纵向钢筋粘结性能,制作2榀再生混凝土框架中节点并进行试验。通过在柱两侧梁端的纵筋上预埋应变片,得到纵筋荷载-应变滞回曲线。根据同一根纵筋上两个测点应变差来计算区段内的平均粘结应力,进而获得了加载过程中节点试件通裂阶段、极限阶段、破坏阶段的纵筋相对粘结强度。试验结果表明,在试件通裂阶段和极限阶段,纵筋保有较为稳定的粘结应力,能够满足再生混凝土构件钢筋与混凝土之间通过粘结应力传递应力及协调变形的要求。粘结应力分布与钢筋直径有关,钢筋直径越大粘结应力退化越严重;柱侧梁端截面受压区混凝土达到极限压应变时,纵筋受压强度不能得到充分发挥,受压钢筋应力相对滞后。     

钢筋桁架纤维水泥叠合板受弯性能试验研究

为研究新型钢筋桁架纤维水泥叠合板的受弯性能,对3块不同参数的叠合板试件进行静力加载试验,研究了施工阶段叠合板骨架体系的受力及变形特征,分析了使用阶段不同配筋形式试件的破坏形态、荷载-应变关系、承载力以及挠度变化。试验结果表明,施工阶段叠合板骨架自身刚度良好,可免设或少设临时支撑;使用阶段横向分布筋能够约束混凝土裂缝发展及叠合面粘结滑移,使纤维水泥板和混凝土板共同受力,提高了构件开裂、屈服及极限荷载;纤维水泥板在各阶段能有效承担和传递荷载,提高楼板整体刚度和承载能力;拼缝截面作为钢筋屈曲和混凝土最先开裂的薄弱处,应设置附加钢筋等构造措施。     

碳纤维增强复合材料筋活性粉末混凝土中长柱小偏心受压受力性能试验研究

为探究碳纤维增强复材(CFRP)配筋活性粉末混凝土(RPC)中长柱的偏心受压受力性能,对其进行了偏心受压静载试验,得到了CFRP配筋RPC柱的破坏形态、极限承载力、荷载-变形关系曲线以及CFRP筋与混凝土的荷载-应变分布曲线。试验结果表明:CFRP配筋RPC柱有较高的承载能力;试件因混凝土压碎而破坏;试件的侧向挠度沿柱高的分布接近正弦分布。     

钢筋对超高强度混凝土梁受力性能的影响

超高强度混凝土(UHPC)具有高强度、高抗折等优良性能,为揭示钢筋对UHPC梁受力性能的影响,采用有限元软件ANSYS对不同强度的无筋混凝土梁和有筋混凝土梁进行对比分析,其结果表明,在弹性范围内,钢筋对UHPC梁在受弯作用下能够有效减少梁的挠度和应变、提高梁的承载能力,但随着混凝土弹性模量增高,钢筋在混凝土梁中的作用效率将会降低。