结合足尺抗弯性能试验,对比研究了高低预应力混凝土实心方桩在抗裂性能、抗弯承载力、变形能力、破坏形式等方面的差异。结果表明:减小张拉控制应力可以降低预应力混凝土实心方桩的抗裂性能,提高变形能力,而桩身极限抗弯承载力基本保持不变;低预应力混凝土实心方桩破坏形式为预应力钢棒被拉断,高预应力混凝土实心方桩破坏形式为预应力钢棒被拉断或受压区混凝土被压碎。

试验研究了不同纵向受拉钢筋配筋率的自密实轻骨料混凝土梁和普通钢筋混凝土梁的抗弯性能。结果表明,在同级荷载作用下,自密实轻骨料混凝土梁纯弯段的裂缝分布较普通钢筋混凝土梁均匀,其极限抗弯承载力和截面刚度较小,各试验梁在受力过程中正截面平均应变符合平截面假定;通过增加受拉钢筋配筋率能够有效抑制裂缝的发展、增大截面刚度和提高极限抗弯承载力。提出了自密实轻骨料混凝土梁最大裂缝宽度计算公式,验证了GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中的梁的抗弯极限承载力计算公式适用于本文设计的试验梁,计算结果与试验结果均吻合。

通过对再生骨料取代率为70%的钢筋混凝土板和普通钢筋混凝土板的试验比较,研究了再生混凝土板在受荷载作用下的破坏形态。试验结果表明,再生混凝土板与普通混凝土板的破坏过程相似,且在相同配筋率情况下,再生混凝土板的承载能力和变形与普通钢筋混凝土板大致相当。因此,根据GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》提出的普通混凝土计算公式也适用于再生混凝土,并且具有较高的安全储备。

碳纤维布具有轻质、高强、耐久性好等特性,预应力碳纤维布加固技术已成为一种新型建筑加固技术。在试验基础上,对预应力碳纤维加固钢筋混凝土梁的受力性能进行了分析,提出了预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁的抗弯正截面承载力的计算公式,计算公式与试验结果较为接近,试验值略高于理论值,说明理论计算有一定的安全储备,较为保守安全。

为研究预应力碳纤维布加固技术对梁的抗弯正截面承载力、刚度、裂缝的加固效果,设计了相同的三根正常配筋、正常施工的钢筋混凝土梁分别进行不加固、普通碳纤维布加固、预应力碳纤维布加固后的抗弯性能试验。试验结果表明,预应力碳纤维布加固技术比普通碳纤维布加固技术能够更好的提高梁的抗弯正截面承载力、抗弯刚度,并能够有效的抑制裂缝的产生与发展,且碳纤维布利用率较高。

玄武岩纤维是一种新型纤维材料,其价格低廉且具较好的延性、耐高温和耐腐蚀特性。对4根玄武岩纤维布加固的无初始损伤混凝土T型截面连续梁进行了抗弯试验,分析了玄武岩纤维布加固混凝土连续梁的破坏模式,并基于纤维布加固混凝土梁的允许拉应变值,对发生延性破坏的玄武岩纤维布加固混凝土连续梁的抗弯承载力进行了计算。

基于锈蚀钢筋混凝土梁中钢筋与混凝土之间粘结应力退化的现象,结合钢筋锈蚀后材料性能的劣化,对锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力进行了研究。依据材料劣化后梁的截面平衡方程,引入粘结影响因子得到新的变形协调条件,将锈蚀后粘结力对抗弯承载力及破坏形式的影响划分为四个锈蚀阶段,建立了锈蚀后钢筋混凝土梁抗弯承载力的计算模型,并利用该模型对比验证了已有试验梁的试验数据。结果表明,模型计算结果与试验结果吻合较好,说明计算模型有良好的工程实用价值。

对比研究了7根试验梁(1根对比梁和6根粘贴一层混编纤维及两层层间混杂纤维加固损伤的混凝土梁)的承载力、刚度及破坏模式。结果表明:加固后,开裂荷载、极限荷载的提高程度明显高于屈服荷载,粘贴一层布发生适筋梁破坏,层间混杂纤维布加固试验梁承载性能提高更为显著,纤维布呈逐级断裂状态,最后发生剥离破坏;混杂纤维加固后延性也有一定改善,粘贴两层纤维布的混凝土梁,受弯区裂缝发展密集,最后FRP布剥离破坏,建议采用两层布时应该增加U型箍的数量,以提高抗剥离能力。

根据钢筋和GFRP筋的本构模型,提出钢筋和GFRP筋混合配置的圆形截面混凝土构件正截面受弯承载力计算基本假定和截面受力平衡条件,并推导出了GFRP筋和钢筋混合配筋混凝土适筋梁正截面受弯承载力建议计算公式。通过与现有规范、规程相对比验证,得出建议公式可作为配置纯GFRP筋或钢筋的圆截面混凝土构件的设计公式。此外,对5组GFRP筋混凝土梁和2组混合配筋混凝土梁进行了静力抗弯试验,试验结果表明,纯配与混配构件的正截面受弯承载力建议公式计算值与试验实测值相比都有一定的安全储备,承载力系数在1.59~2.43之间,证明了建议公式的合理性,可供工程设计参考。