钢筋混凝土受弯构件的延性及弯矩重分布

研究了钢筋混凝土受弯构件延性系数和塑性铰转动能力的计算方法,给出了受拉钢筋屈服和混凝土达到极限压应变或受拉钢筋达到极限拉应变时混凝土受压区高度的计算公式,在此基础上,比较了中国规范、美国规范和欧洲规范规定的最小和最大纵向钢筋配筋率范围内构件的塑性铰转动能力,分析了塑性弯矩重分布系数与相对受压区高度的关系。研究结果表明:由于中国规范规定的最大纵向钢筋配筋率对应于界限破坏,构件配筋率达到最大配筋率时构件已经不具有塑性变形能力,即使没有达到最大配筋率,变形能力也不大。     

再生混凝土梁长期加载与卸载后受弯性能试验研究

为了研究再生混凝土梁长期受弯性能,针对3个不同再生粗骨料取代率(0%、50%和100%)的再生混凝土梁进行了3045d的长期加载以及长期荷载卸载后的受弯性能试验,并将再生混凝土梁在不同阶段的裂缝及变形发展规律与普通混凝土梁进行了对比分析。结果表明：与普通混凝土梁相比,再生混凝土梁裂缝分布具有间距较大、次生裂缝数量较多的特点;再生混凝土梁长期变形具有后延性,在长期荷载卸载后表现出更多的变形恢复特征;卸载后受弯试验过程中,再生混凝土梁钢筋屈服荷载和极限荷载值与普通混凝土梁相比均降低;提出了长期荷载移除后再生混凝土梁二次加载受弯承载力计算公式,建议实际工程的二次受弯承载力折减系数取值为0.85。     

单调水平荷载作用下钢筋混凝土柱受弯性能尺寸效应试验研究

为了研究钢筋混凝土柱的受弯性能尺寸效应,对6个钢筋混凝土柱试件进行不同轴压比下的单调水平加载试验。试件的轴压比和截面尺寸不同,剪跨比和配筋率保持一致。分析名义极限弯矩、延性、中和轴高度和塑性铰长度等受弯性能随截面尺寸的变化规律。结果表明：名义极限弯矩、峰值荷载时混凝土压应变、延性、中和轴高度和塑性铰长度都表现出明显的尺寸效应,随截面尺寸的增大而减小;轴压比越高,名义极限弯矩和峰值荷载时混凝土压应变尺寸效应越明显;轴压比较低时,位移延性系数的尺寸效应更明显。在试验基础上,提出考虑截面尺寸影响系数的钢筋混凝土柱受弯承载力计算式,使大小尺寸试件计算结果的安全储备系数趋于一致。     

带钢筋桁架高强再生混凝土板受弯性能试验研究

为研究高强再生混凝土板与普通高强混凝土板受弯性能的差异,进行了4个高强再生混凝土板和2个普通高强混凝土板足尺试件的抗弯性能对比试验。试件的再生混凝土粗骨料取代率100%、细骨料用天然砂,混凝土设计强度等级均为C65,加载方式为三分点单向重复加载。试验分析了各试件的开裂荷载、屈服荷载、极限荷载、挠度、裂缝及破坏过程。研究表明:高强再生混凝土板与普通高强混凝土板相比,受弯破坏过程类似,开裂荷载和极限荷载较接近,跨中挠度略大;设置钢筋桁架混凝土板与普通配筋混凝土板相比,开裂后钢筋桁架对裂缝有制约作用,板的极限荷载、后期刚度和延性有所提高;高强再生混凝土板承载力可近似采用混凝土结构设计规范提供的方法,但应乘以与再生粗骨料取代率有关的折减系数,以考虑其长期工作性能与短期试验结果的差异。     

钢筋混凝土材料性能与受弯构件的延性

推导出钢筋混凝土受弯构件的截面曲率延性系数的理论计算公式 ,分析了混凝土强度和极限压应变、钢筋强度和均匀伸长率及配筋特征值等参数对构件截面延性的影响规律 ;提出了保证钢筋混凝土受弯构件发生延性破坏时受拉钢筋的最小均匀伸长率及钢筋和混凝土同时达到极限拉、压应变的临界配筋率 ,给出了按照现行混凝土结构设计规范规定计算的钢筋混凝土受弯构件截面曲率延性水平 ;对工程设计应用具有重要的参考价值     

高强钢筋混凝土连续梁受弯性能的试验研究和有限元分析

共进行了2根采用HRB500级高强钢筋和1根HRB335普通钢筋混凝土连续梁的受弯性能试验研究及有限元分析。研究结果表明:高强钢筋混凝土连续梁在裂缝发展规律、截面应变分布、塑性铰出铰顺序和破坏形态等方面与普通钢筋混凝土连续梁基本一致。但高强钢筋混凝土连续梁的跨中屈服荷载、中支座屈服荷载和极限荷载均较普通钢筋混凝土连续梁明显提高,分别提高28.7%、22.8%和30%;构件延性有所提高,提高幅度为8.1%。有限元分析结果与试验结果吻合较好,精度符合工程精度要求。     

单调荷载作用下高强混凝土梁受弯性能尺寸效应研究

进行了不同截面尺寸高强混凝土梁的弯曲试验,研究了梁高对其受弯性能的影响。试件采用C70高强混凝土,纵向受力钢筋采用HRB400级钢筋。试件截面尺寸不同,截面长宽比、剪跨比和配筋率等参数保持一致。分析了不同截面尺寸对高强混凝土梁的名义开裂弯矩、名义屈服弯矩、名义极限弯矩、延性以及塑性转动能力的影响。研究结果表明,高强混凝土梁的名义开裂弯矩、名义屈服弯矩和名义极限弯矩无明显尺寸效应,而试件的位移延性系数和塑性铰区的塑性转动能力则表现出明显的尺寸效应,随截面尺寸的增大梁的位移延性系数和塑性铰区塑性转动能力有所降低。     

基于塑性分析的钢筋混凝土箱梁悬臂板横向受力有效分布宽度

目前国内外相关设计规范中关于行车道板横向受力有效分布宽度的取值是基于弹性理论分析结果确定的,不能体现塑性阶段行车道板横向受力特点。通过对2个钢筋混凝土箱梁模型上的4块悬臂板进行荷载试验,得出悬臂板极限荷载和塑性铰线分布形式,并运用塑性分析方法,推导钢筋混凝土箱梁悬臂板在局部荷载作用下塑性有效分布宽度的计算公式。试验结果和理论分析比较表明:悬臂板的塑性有效分布宽度与荷载作用位置及单位板宽正、负极限弯矩值相关;满足构造配筋要求的箱梁悬臂板进行极限状态设计时,建议采用简化的三折线破坏模式进行塑性横向有效分布宽度计算,取正铰线扩散角为45°,负铰线扩散角为60°;荷载作用于悬臂板边缘时基于塑性的横向有效分布宽度是基于弹性分析的1.58倍。     

钢筋桁架发泡混凝土复合板受弯性能试验研究

结合当前国内外装配式住宅楼板体系的发展趋势,提出一种新型的钢筋桁架发泡混凝土复合板结构。为研究钢筋桁架发泡混凝土复合板的受弯性能,进行了3个复合板试件受弯试验。分析了各试件的破坏特征、荷载与应变、挠度关系以及开裂荷载、屈服荷载、极限荷载。研究表明,钢筋桁架发泡混凝土复合板呈现典型的受弯构件受力特征,其钢筋桁架能有效约束混凝土板裂缝的开展,提高混凝土板的后期刚度。通过理论推导,得出了钢筋桁架发泡混凝土复合板开裂弯矩、极限弯矩、挠度以及裂缝宽度计算公式,计算结果与试验值相对误差较小。     

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。     

粘贴碳纤维布或钢条带加固混凝土双向板承载力的塑性条带计算法

外贴高性能碳纤维 (CFRP)布和薄钢板条的补强技术可有效地加固钢筋混凝土结构。基于对受集中荷载的外贴碳纤维布或钢条带的钢筋混凝土双向板的试验研究 ,并在Hillerborg高级条带法的基础上提出了计算外贴条带加固双向板承载力的塑性条带法 ,该法比Hillerborg高级条带法具有更高的计算精度 ,且仍偏于安全。     

下沉式卫生间楼面板结构受力性能试验研究

依托实际工程,采用缩尺模型,对两类含沉板的楼面板进行了短期单调静力荷载下的破坏性试验。对楼面板破坏形态、变形特点、承载能力及特殊构造处理进行了试验研究。结果表明:含沉板的楼面板整体变形特点与普通双向板基本相同。在沉板肋梁交接部位及肋梁与吊梁交接部位,受力复杂,形成薄弱区域。在本试验条件下,各试件在达到承载能力极限状态之前,裂缝宽度和挠度均达到正常使用极限状态控制的限值。最终破坏后,板底均形成了明显的以"X"形为主的塑性铰线,属于双向弯曲破坏,可按塑性理论计算板的极限承载力。配置了冷轧带肋钢筋的楼面板,开裂荷载大于实际工程中作用在楼板上荷载的标准组合值,使该板在正常使用中处于弹性阶段,满足工程实际的需要。     

外贴CFRP或钢条带加固混凝土双向板的受力性能及承载力计算

外贴碳纤维(CFRP)布和钢板补强技术已广泛用于加固钢筋混凝土结构,迄今为止,对外贴碳纤维或钢板的加固梁的研究已做了许多,但对用该技术加固钢筋混凝土板的研究还很少。为此,本文着重对受集中荷载的外贴碳纤维或钢板条带的钢筋混凝土加固双向板的受力性能进行了试验研究。并采用塑性铰线理论对该类板的塑性铰线模式和加固板的承载力进行了分析和计算。     

叠合板增强型拼缝传力性能的试验研究

提出一种预制叠合板增强型拼缝连接方式,通过对1块不带拼缝和5块不同配置方式的叠合板试件的静载试验,观察叠合板试件从裂缝开始出现到破坏状态的全过程,并对试件在各级荷载下挠度、抗弯承载力变化及塑性铰开展情况进行分析。结果表明:采用增强型拼缝连接,叠合板刚度得到提高,挠度均有所减小;承载能力得到不同程度的提高(13.3%~25.2%);裂缝不再最先出现在拼缝处,达到破坏标志(裂缝达到1.5 mm)时,板最大裂缝处未出现塑性铰;采用增强型拼缝可以实现预制叠合板的双向受力。在此基础上提出了双向叠合式楼板应用的建议。     

Strengthening of one-way spanning RC slabs with cutouts using FRP composites

This paper reports the results of tests on fibre reinforced polymer (FRP) strengthened one-way spanning reinforced concrete (RC) slabs with central cutouts. Four wide slabs with cutouts were tested in addition to two narrow slabs without cutouts. Different positions of applied line loads for the slabs with cutouts resulted in different slab bending action and hence different FRP behaviour for the strengthened slabs. All FRP-strengthened slabs achieved a higher load-carrying capacity than their unstrengthened control counterparts. In addition, all strengthened slabs failed by debonding initiating at intermediate cracks (IC debonding) and in the case of the slabs with cutouts, the critical cracks were diagonal and originated from the corners of the cutout. The ability of the FRP to redistribute stresses around the cutout, the failure mechanisms, as well as pre- and post-debonding behaviour of the strengthened slabs was therefore assessed for different load application positions. Strains on the FRP, concrete and internal steel reinforcement, as well as deflections at different positions on the slab surfaces are also reported. An analytical model, which is based on the ultimate moment of resistance about critical crack lines, is also reported and it its predictions are found to correlate well with the experimental results. The analytical model is able to capture the different slab bending actions in addition to the debonding failure of the strengthened slabs.     

压型钢板-混凝土双向组合板实用计算方法

根据压型钢板-混凝土组合板的受力特点,讨论单、双向组合板的判断标准;提出双向组合板实用计算中考虑泊松比影响的跨中弯矩修正方法;对双向组合板荷载传递与各向同性的普通混凝土楼板的区别进行比较,提出方便实用的荷载传递计算方法。     

楼板对钢筋混凝土柱-钢梁空间组合体抗震性能影响研究

楼板在地震作用下对钢筋混凝土柱-钢梁组合体抗震性能的影响是建立地震作用下节点计算模型的基础,也是准确评价组合结构体系抗震性能的关键问题之一。为此,完成了3个钢筋混凝土柱-钢梁(RCS)空间组合体试件在考虑不同楼板宽度情况下的抗震性能试验,分析整个受力过程中楼板受力性态对组合构件受力特征、破坏模式等抗震性能的影响。各试验模型在加载过程中均产生梁铰破坏,并表现出较好的延性和耗能能力,最终因节点区钢梁屈曲、扁钢箍开裂和柱端混凝土压碎而丧失承载力。分析表明,楼板裂缝以横向裂缝为主,随着楼板宽度增加,次生斜裂缝增多,板底混凝土压碎区域增大;混凝土楼板与钢梁组合体对节点核心区的约束作用较明显地改善了空间组合体受力性能。对楼板混凝土和板内纵筋在受力过程中的应变进行分析,结果表明,随着楼板宽度的增加,楼板对RCS空间组合体刚度、承载力的贡献值有限。对现浇板受拉有效翼缘宽度进行分析,结果表明考虑钢-混凝土组合梁翼缘有效宽度对梁端受弯承载力、惯性矩影响较大。     

钢筋混凝土双向板肋梁楼盖挠度计算方法研究

对现浇钢筋混凝土双向板肋梁楼盖中的中区格板、边区格板和角区格板,分别进行了均布荷载作用下的静力加载试验,测试了梁板的挠度值;考虑区格板边界支承条件的影响,建立了双向板挠度计算公式,并将公式的挠度计算值与试验值进行比较。结果表明:按线弹性理论所得的挠度值与试验值之间存在较大误差;按挠度计算公式计算所得挠度值与试验结果比较吻合。     

Theoretical investigations on load‐bearing capacity of RC flat‐plate framed structures subject to middle column loss

This paper presents theoretical studies on load‐bearing capacity of reinforced concrete flat‐plate framed structures. The existing methods for determining load‐bearing capacity of simply supported slabs are first reviewed, and their limitations are presented. An energy‐based refined method is then proposed to enhance the accuracy of the existing methods by considering the contributions to internal energy dissipation due to the extension of reinforcing bars along yield lines, the additional resultant bending moment from membrane forces, and the sectional bending moment along yield lines of slabs. The refined method for simply supported slabs is extended for fixed supported slabs, and thus, the load‐bearing capacity of reinforced concrete flat‐plate structures subject to a middle column loss is analytically determined. The performance of the proposed method is validated against test results and also verified against finite element analyses. Parametric studies are conducted to investigate the effect of reinforcement ratio, slab thickness and aspect ratio on the stiffness, and yield‐line resistance of structures. It is found that for the fixed supported slabs, it is reasonable to assume negative yield lines along the slab edges to consider the effect of obvious concrete crushing along the edge. Square slabs have higher ultimate loads than rectangular slabs, due to a longer horizontal yield line in the middle in the rectangular slab, which has detrimental effect on the sectional ultimate bending moment. The numerical results show that the reinforcement ratio has little effect on the initial bending stiffness and yield‐line resistance of slabs for a given slab thickness and aspect ratio. The initial stiffness and yield‐line resistance increase as the slab thickness increases. For the same reinforcement ratio and slab thickness, a larger aspect ratio leads to a lower initial bending stiffness, yield‐line resistance, and stiffness in tensile membrane action stage, due to a longer yield line along which tensile membrane forces have a detrimental effect on the sectional bending moment.