为探究新型蒸压硅酸盐陶粒在桥梁结构中应用的可行性,进行了蒸压硅酸盐陶粒混凝土梁的静力受弯试验,研究了梁的受力过程和变形规律,并分析了其正截面弯曲承载力以及挠度。结果表明:随着蒸压硅酸盐陶粒掺量的增加,混凝土梁的正截面抗弯承载力最大提升了20%;使用普通混凝土梁的计算公式对蒸压硅酸盐陶粒混凝土梁的承载力进行计算,得到的实测值均高于理论值,安全系数可达1.1倍以上;蒸压硅酸盐陶粒混凝土梁的裂缝发展和破坏规律与普通混凝土梁一致,可以安全地用于桥梁结构,减轻桥梁自重;采用现行规范中关于正截面受弯承载力和挠度的计算公式对蒸压硅酸盐陶粒混凝土梁进行设计,其结果安全可靠。

钢筋锈蚀导致混凝土结构性能下降,使用寿命缩短。纤维增强复合(FRP)筋具有高抗拉强度和优异的耐腐蚀性能,在部分结构中可代替钢筋,以提升混凝土结构的耐久性。将FRP筋应用于混凝土结构中是未来发展的重要方向,但目前关于其抗剪性能及抗剪机理尚未阐述清楚。本文对国内外关于FRP筋混凝土梁的抗剪性能研究进行了总结与分析。

结合声发射技术,针对四种缝高比(0.2、0.3、0.4、0.5)的混凝土梁试件开展了单调三点弯曲断裂试验,探究了混凝土梁的断裂特性和裂缝扩展机理,对比研究了不同缝高比对混凝土梁断裂力学特性的影响。试验结果表明,混凝土梁试件的峰值荷载会随着缝高比的增大而降低。随着缝高比的增大,试件裂缝张开口位移临界值增大,而失稳断裂韧度和断裂能均减小。加载过程中,声发射参数累计值均随缝高比的减小而增大,但平均值无明显变化规律。基于单位时间声发射撞击数的变化,将试件单调断裂加载过程划分为三个阶段,并给出了基于声发射信号强度分析的混凝土结构安全区域。

建立了无腹筋混凝土梁受剪破坏中声发射现象的声发射灰色预测模型,并采用修正方法对模型进行了修正。结果表明:采用两次修正、调整系数a和一次修正三种方法引入修正系数对GM(1,1)模型的预测精度有较大提高,对声发射(AE)累计事件数的数值预测效果有较好的拟合性,AE累计事件数变化趋势的预测结果与试验结果之间的差异较小,可以实现对无腹筋混凝土梁受剪破坏的判别与预测。

对5根无黏结部分预应力混凝土梁进行了抗弯试验,分析了预应力度和非预应力筋强度等级对构件变形性能的影响。结果表明:配置HRB600部分预应力的混凝土桥梁构件开裂前刚度按照JTG D62—2004《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》相关公式计算是合理的;预应力度的提高可以延缓试验梁开裂后挠度的发展,但对极限破坏时的挠度变化影响不大;提高钢筋等级可延缓构件开裂后刚度下降速率;提高预应力度和增加钢筋等级都会提高梁体的延性,增加其恢复变形能力。

对混凝土梁式结构的健康状况进行检测鉴定,首先需要掌握其系统参数关于结构损伤的演化规律,以便进行有的放矢的检测和得到可靠的鉴定结果。本文以混凝土简支梁为例,通过静力加载试验模拟梁的损伤累积过程,通过突加荷载试验跟踪梁自振周期随加载损伤等级的变化,深入分析了这些变化的发生机理,并提出了一种基于自振周期的结构损伤程度识别指标。

为研究聚丙烯纤维混凝土结构的受力性能,对6根不同掺入量的聚丙烯纤维混凝土梁进行了试验研究,并利用ANSYS有限元分析软件对其受力过程进行了非线性数值仿真模拟。研究结果表明:掺入聚丙烯纤维的混凝土梁裂缝宽度较相同条件下未掺入聚丙烯纤维的混凝土梁小,聚丙烯纤维能够提高混凝土梁的抗裂性能;配置HRB500级钢筋的聚丙烯纤维混凝土梁在使用阶段能够满足《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)裂缝宽度限值的要求;非线性有限元数值模拟结果与试验结果吻合较好,该方法能够有效地模拟聚丙烯纤维混凝土梁的受力过程。

采用5倍海水浓度的人造海水对再生混凝土梁进行加速腐蚀,通过分层取样和化学分析方法测得腐蚀龄期分别为60d、120d、180d及240d时各再生混凝土试验梁的Cl^-质量浓度,研究了海水侵蚀下再生混凝土梁中Cl^-的扩散特性。结果表明粉煤灰掺量为40%的C30与C40级再生混凝土梁与同强度等级的其它梁相比,均具有较强的抵抗Cl^-渗透的能力;再生混凝土构件中表面自由Cl^-浓度随腐蚀时间的延长而变高,两者满足幂函数的关系。

为研究高强钢筋聚丙烯纤维混凝土梁在集中荷载作用下的受弯性能,对6根掺量不同的聚丙烯纤维矩形截面梁进行了试验研究,对比分析了高强钢筋聚丙烯纤维混凝土梁的受弯承载力、正常使用阶段的裂缝宽度及变形。结果表明,高强钢筋聚丙烯纤维混凝土梁受力性能和普通钢筋混凝土梁相同;高强钢筋聚丙烯纤维混凝土梁的受弯承载力、挠度及裂缝宽度均可以按照现行GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中相关公式计算。