赵烈秋[1]2003年在《复合钢筋混凝土新结构受弯构件正截面性能研究》文中研究表明钢筋混凝土结构是目前土木工程中运用最为广泛的结构形式之一,然而钢筋混凝土结构存在着众所周知的缺点:抗裂性能差、自重大,因此在结构承受不大的荷载时就会开裂。随着裂纹的产生和发展,结构性能逐渐劣化,结构的耐久性和承载能力都显着降低,最终导致结构破坏。复合钢筋混凝土新结构是基于断裂力学原理将减少、延缓结构开裂和破坏的发生作为重要因素进行新结构设计的思想。本文在前人提出了复合钢筋混凝土新结构设计思想的基础上,对复合钢筋混凝土新结构受弯构件正截面承载性能、变形性能、裂缝分布进行了分析,通过实验研究了复合钢筋混凝土新结构的正截面极限承载能力、抗弯刚度的增强规律和裂缝分布规律。本文为探索复合钢筋混凝土新结构的正截面承载力提高效果、抗弯刚度增强规律、裂缝分布规律以及新结构的正截面承载力计算方法,进行了复合钢筋混凝土结构的正截面承载力实验。试验过程中,记录了梁的挠度、裂缝开展情况、混凝土和钢筋的应变等。试验结果表明,复合钢筋混凝土新结构能够延缓结构中裂纹的出现,并能有效阻止裂纹的发展,裂缝出现后发展比较缓慢、裂缝宽度和间距都较小,新结构达到普通钢筋混凝土结构正常使用极限状态的裂缝宽度限值时,承载力是普通钢筋混凝土结构的1.5倍以上;新结构的极限承载力在梁截面、配筋率相同的情况下是普通钢筋混凝土结构的1.6～2.4倍,承载力显着提高;新结构的抗弯刚度明显提高,在相同荷载作用下新结构的挠度值低,新结构达到普通钢筋混凝土结构正常使用极限状态的挠度限值时,承载力是普通钢筋混凝土结构的1.3倍以上。本文根据基于平截面假定的混凝土梁受弯基本理论,提出了复合钢筋混凝土新结构梁正截面承载力的计算方法,提出了新结构抗弯刚度的计算公式,计算结果与试验结果吻合较好,可供工程应用参考。另外,本文还对复合钢筋混凝土新结构达到极限承载力破坏后的二次承载能力进行了描述,分析了变形钢筋对复合钢筋混凝土新结构承载能力的负面影响。
陈强[2]2003年在《FRP复合钢筋混凝土受弯构件实验研究及承载力极限状态数值模拟分析》文中指出普通钢筋混凝土结构的抗裂能力差(裂缝开展早、发展快、宽度大)、刚度低、耐久性、跨越能力差,为了改善钢筋混凝土结构的性能,文献【22】【47】【51】基于裂力学原理,提出了一种含有外贴阻裂增强层的复合钢筋混凝土新结构(简称FRP复合钢筋混凝土新结构),并进行了大量的试验研究,表明:FRP复合钢筋混凝土受弯构件中裂纹(宽度和长度)发展受到了极大限制,其承载力较普通钢筋混凝土受弯构件成倍提高,开裂后的结构刚度显着改善且结构具有十分优良的延性。为了更深入地了解复合构件的力学行为,明确其阻裂增强机理,本文在试验的基础上,对含有外贴阻裂增强层的普通混凝土小梁试件进行了有限元分析,定性地阐述了外贴阻裂增强层能有效地减小裂纹应力强度因子、裂纹宽度和挠度的一般规律;结合FRP复合钢筋混凝土受弯构件的试验研究,运用有限元分析方法,对FRP复合钢筋混凝土受弯构件的承载力极限状态进行了数值模拟。对含阻裂增强层、带裂纹的混凝土小梁试件的有限元分析表明:外贴阻裂增强层能够提供裂纹闭合力,显着减小裂纹的应力强度因子、裂纹宽度,在同等荷载情况下显着减小梁的挠度;在阻裂增强层材料性质相同的情况下,裂纹闭合随着阻裂增强层厚度增加而增大,但阻裂层应力随着厚度增加而减小,说明增加阻裂增强层厚度对结构性能的改善更显着;在等刚度情况下对阻裂层弹性模量不同的试件的分析表明,在同等荷载情况下,阻裂增强层模量越大,阻裂增强层中的应力分配越大,说明阻裂增强层弹模过大反而受力不利。本文的核心工作在于提出了FRP复合钢筋混凝土构件按平面问题进行有限元建模分析的方法和构件的承载力极限状态判断准则,成功地对FRP复合钢筋混凝土受弯构件的承载力极限状态进行了数值模拟,分析结果与试验的结果吻合很好,验证了建模的思想和判断方法的合理性,这种建模与分析方法,不仅为新结构的定量分析提供了有效的手段,而且对普通钢筋混凝土结构的承载力极限状态模拟具有重要的借鉴价值。试验与计算分析表明,以高强钢筋作为受拉主筋的FRP复合混凝土受弯构件的极限承载力最大,同等挠度或裂纹宽度所对应的荷载水平最高,是FRP复合钢筋混凝土受弯构件最适于采纳的一种结构形式。
甘贤军[3]2004年在《GFRP加固钢筋混凝土梁（受弯构件）试验研究》文中进行了进一步梳理本文简要总结了钢筋混凝土结构传统加固方法的优缺点,分析了FRP加固钢筋混凝土结构的发展历史和研究现状。在课题组前期理论和试验研究的基础上,本文基于断裂力学基本原理分析了FRP加固钢筋混凝土梁的叁个力学机理,应用有限元方法分析了裂纹尖端应力强度因子与裂纹封闭长度的关系,指出粘贴FRP并且封闭裂纹可以降低裂尖应力强度因子,延缓裂纹的扩展,并得出裂纹封闭存在一最佳长度,无需全部封闭的结论;同时对界面的剪应力和法向拉应力分布规律进行了研究,研究表明,裂缝和材料的弹性模量对界面的应力分布有很大的影响,采用与混凝土弹性模量接近的纤维增强塑料并对已有的裂缝灌浆处理可以有效改善界面应力的大小。为验证理论分析的正确性,本文开展了尺寸为6.5×0.6×0.25(m)和2.0×0.16×0.1(m)钢筋混凝土梁的重复荷载和单调荷载作用下的GFRP加固试验研究,试验结果表明加固梁的刚度、承载力、延性等有很大的提高,其结果与本文理论分析有较好的一致性。本文简要分析了主筋形式对加固效果的影响,指出变形钢筋会导致界面提前破坏;在试验和力学分析的基础上,本文建立了GFRP加固钢筋混凝土梁正截面极限承载力和挠度计算公式,计算值与实测值吻合较好。
李颖[4]2009年在《钢筋混凝土受弯构件裂纹发展规律研究》文中提出现行混凝土结构理论仅考虑“破坏”状态时的极限平衡来计算结构的承载力,这种处理问题的方式对评价结构的承载力性能虽然有效,但却忽略了结构从开裂到破坏的全过程分析。钢筋混凝土结构在正常使用情况下是带裂纹工作的,结构从开裂到破坏有一个漫长的带裂纹工作的过程,其裂纹的发生发展规律以及裂纹的发生发展对结构性能的影响需要全面、深入、科学的描述和分析。而高强钢筋混凝土与普通钢筋混凝土受弯构件的裂纹发展规律是否有所区别,钢筋混凝土结构的设计能否有新的思路都需要我们来研究、探讨。本文基于断裂力学基本原理分析了钢筋混凝土结构中钢筋的阻裂机理;并用有限元软件进行了建模计算,进行了高强钢筋混凝土梁和普通钢筋混凝土梁的裂纹发展规律试验。首先对钢筋混凝土结构的阻裂机理进行了认真深入的分析表明,钢筋以闭合力的方式发挥作用,钢筋的闭合力减小了裂纹尖端的应力强度因子;然后利用有限元软件MSC.Marc对素混凝土小梁和钢筋混凝土小梁进行了断裂力学有限元建模计算,验证了钢筋优越的阻裂性能,由于钢筋闭合力的作用,裂纹尖端应力强度因子随裂纹高度先缓慢增大后急速下降,得出了钢筋的作用将使混凝土梁的裂纹在0.75倍左右梁高止裂的重要结论;最后通过对高强钢筋混凝土梁和普通钢筋混凝土梁的试验,验证了有限元计算的钢筋止裂结论,并且分析了加载过程中裂纹间距、高度及宽度情况,总结得出了高强钢筋混凝土梁和普通钢筋混凝土梁的裂纹发展的四个阶段,对比了高强钢筋混凝土梁和普通钢筋混凝土梁裂纹发展规律的不同点。本文通过有限元计算和高强钢筋混凝土结构、普通钢筋混凝土结构的试验,揭示了钢筋的阻裂规律,通过对比两种钢筋混凝土受弯构件的裂纹发展规律提出了基于裂纹发展阶段论的钢筋混凝土结构设计新构想。
曾德光[5]2005年在《FRP筋混凝土梁的受弯性能试验研究和理论分析》文中研究说明钢筋混凝土作为一种优良的传统建筑材料被广泛应用于现代工程结构中,而处在恶劣环境中的钢筋混凝土结构(如在沿海建筑、桥梁结构等)则在耐久性方面存在一些问题;为改良钢筋混凝土这一缺陷,人们在长期的工程实践中总结出了各种方法和对策,但其效果不甚理想。但是,新型纤维增强复合材料筋(简称FRP筋)混凝土结构,以FRP筋独特的耐腐蚀性能和高强度等优势,迅速成为了全球土木工程界的研究热点之一。为了进一步了解FRP筋混凝土结构的受弯特性,本文对5根CFRP筋混凝土简支梁和4根AFRP筋混凝土简支梁的受弯性能进行了试验研究。在试验研究中,主要考虑了FRP筋配筋率对梁破坏情况的影响,测试了试件的开裂荷载、裂缝的开展、各级荷载下FRP筋的应变以及试件的极限荷载,验证了平截面假定,分析了挠度变化的特性。在试验研究的基础上,给出了FRP筋混凝土梁的极限承载力、最小配筋率、抗裂度和刚度的计算方法;并将计算结果与试验实测结果进行了对比,表明本文所提出的计算方法是可行的。本文最后根据FRP筋混凝土受弯构件的特性,提出了以抗裂度为控制并考虑承载能力的设计方法;给出了不同配筋率下构件的设计承载能力计算公式及“抗裂度控制临界配筋率”的计算方法。
管仲国[6]2006年在《外贴FRP加固混凝土桥梁的加固效率与可加固性》文中研究表明采用适当的加固措施对在役混凝土桥梁进行加固是解决桥梁结构通行能力不断下降与通行需求持续增长之间矛盾的有效途径，符合我国公路交通的发展战略。本文在总结混凝土桥梁加固技术发展的基础上，主要进行了以下几方面工作： 1．在查阅大量国内外文献的基础上，对混凝土桥梁加固技术的发展现状进行了系统的回顾和总结。 2．提出梯形混凝土非等参单元法改善截面数值积分算法，通过采用材料非线性本构关系衍生函数的解析解，来避免传统方法中的大量数值积分运算。 3．研究了加固后截面相对受压区高度以及恒载初应变对外贴FRP加固RC、PC受弯构件加固效率的影响。提出以FRP片材等效折减系数来考虑PC受弯构件加固后极限状态预应力钢筋效能降低的影响，并结合理论推导和参数分析讨论了系数的取值方法。在此基础上，给出RC、PC构件外贴FRP加固求解FRP用量的显式计算方法。 4．提出适用于具有复杂荷载-变形关系的预应力混凝土、粘贴加固后的钢筋混凝土、预应力混凝土构件的延性指标，该指标可以将不同体系之间的延性评价标准统一起来。 5．加固后构件的延性能力宜满足最低延性能力要求。本文提出以界限延性相对受压区高度来保证加固后构件的延性能力，并给出几种常用的粘贴FRP加固法的界限延性相对受压区高度的建议取值。在此基础上，研究了构件最大可加固空间与截面相对受压区高度、界限延性相对受压区高度之间的关系。
参考文献：
[1]. 复合钢筋混凝土新结构受弯构件正截面性能研究[D]. 赵烈秋. 重庆交通学院. 2003
[2]. FRP复合钢筋混凝土受弯构件实验研究及承载力极限状态数值模拟分析[D]. 陈强. 重庆交通学院. 2003
[3]. GFRP加固钢筋混凝土梁（受弯构件）试验研究[D]. 甘贤军. 重庆交通学院. 2004
[4]. 钢筋混凝土受弯构件裂纹发展规律研究[D]. 李颖. 重庆交通大学. 2009
[5]. FRP筋混凝土梁的受弯性能试验研究和理论分析[D]. 曾德光. 东南大学. 2005
[6]. 外贴FRP加固混凝土桥梁的加固效率与可加固性[D]. 管仲国. 同济大学. 2006
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