箍筋约束混凝土局部受力试验分析.pdf
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1、0引言我国在 中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要 中明确提出“加强建设现代化基础设施体系”。公路桥梁作为交通体系中至关重要的一部分,近年来迅速发展。但随着桥梁跨度的不断增大,相关项目也出现了一系列新的技术问题,对桥梁结构也有了更加严格的要求。对于混凝土桥梁局部受力结构,我国学者进行了很多研究且已有一些成果得以推广应用1-2,杨波等3对钢纤维混凝土局部承压问题进行了研究,并提供相关计算公式。随着结构形式和材料的发展,邱明红等4提出超高性能混凝土(UHPC)局部承压承载力计算方法,为国内UHPC桥梁结构设计规范的编制提供了参考。倪洪将等5对比分析了不同加载区域
2、和偏载位置下的混凝土力学性能。肖飞等6采用双重环箍的箍筋形式进行局部承压的模拟分析,得出双重环箍的桩柱具有更好的延性和承载力,更利于施工。混凝土桥梁局部受力结构是通过局部受力区域将荷载传递至支撑结构,然而局部受力区域下的混凝土承受较高的应力会造成桥梁结构变形。通常,采用螺旋箍筋或者焊接网片约束混凝土,通过螺旋箍筋或焊接网片使局部受力区域下的混凝土形成约束混凝土,提高混凝土的强度和刚度。钢筋混凝土结构的局部受力区域的应力应变分布散乱、变形协调困难,因此通常需要将其作为单独隔离体计算受力情况,而目前使用计算机数值分析方法较为复杂。基于此,本文拟通过试验对箍筋约束混凝土局部受力情况进行分析,找出影响
3、混凝土桥梁局部承载力的主要因素,为局部受力结构的设计和计算分析提供思路。1局部受力试验鉴于混凝土局部受力结构在使用年限中会承受多种类型的力,包括拉力、压力、剪切力和扭力等,受力情况复杂,因此本文针对局部受力结构的受压和受剪2种受力情况进行试验研究。试验设置如下:试验的试件规格选择150 mm150 mm150 mm的立方体,其中内置的箍筋采用2种方式,即矩形螺旋箍筋和矩形箍筋。选择C60标号的混凝土材料、直径为6 mm的高强度钢筋和HRB500热轧带肋钢筋,其中钢筋抗拉强度不低于1 860 MPa。一共设计3组试验,分别为A组、B组和C组,其中每组试验7个试件。在试验过程中,对每组试件的筋强度
4、、配箍率和箍筋类型进行设置,每组试验的箍筋间距从最初的 2 cm 逐渐增加到 8 cm,而配筋率也从最初的1.38%逐渐降至0.25%。A组和B组试验采用矩形螺旋箍筋,其中A组试验的抗拉强度为1 860 MPa,而B组试验的抗拉强度为630 MPa,C组试验采用矩形箍【作者简介】赖俊钢,男,广西鹿寨人,任职于广西路建工程集团有限公司,工程师,研究方向:高速公路工程项目施工建设。【引用本文】赖俊钢.箍筋约束混凝土局部受力试验分析 J.企业科技与发展,2023(7):69-71,90.箍筋约束混凝土局部受力试验分析赖俊钢(广西路建工程集团有限公司,广西 南宁 530001)摘要:为解决混凝土桥梁局
5、部受力损失引起桥梁承载力不足等问题,提升桥梁结构稳定性,文章以混凝土桥梁局部受力结构开展局部受压试验和局部受剪试验,提出使用万能材料试验机模拟局部受压和局部受剪的受力模式,对高强钢筋和热轧带肋钢筋等局部受力情况进行测试。试验结果表明:在受压方面,局部受力结构的受压极限承载力与配筋率成正比关系;在受剪方面,局部受力结构的受剪承载力包括混凝土抗剪承载力和箍筋抗剪承载力。通过分析得出:采用高强度的箍筋配置,可以显著提高结构的抗剪承载力。关键词:局部受压承载力;局部受剪承载力;箍筋强度;箍筋形式;配箍率中图分类号:TU375.01文献标识码:A文章编号:1674-0688(2023)07-0069-0
6、4赖俊钢.箍筋约束混凝土局部受力试验分析企业技术实践69筋,其抗拉强度为1 860 MPa。试件编号及参数设计见表1。表1试件编号及参数设计试件编号A1A2A3A4A5A6A7B1B2B3B4B5B6B7C1C2C3C4C5C6C7混凝土强度等级C60C60C60箍筋间距(mm)203040506070802030405060708020304050607080配筋率(%)1.380.880.750.630.50.380.251.380.880.750.630.50.380.251.380.880.750.630.50.380.25箍筋极限抗拉强度(MPa)1 8606301 860箍筋形式矩
7、形螺旋箍筋矩形螺旋箍筋矩形箍筋1.1局部受压试验进行局部受压试验时,主要采用圆柱体刚性模型模拟箍筋约束混凝土的局部受压情况,该模型通过模拟混凝土在箍筋约束下的受力情况,帮助研究人员开展局部受压试验。试验中使用万能材料试验机辅助加载,通过控制位移的加载方式,确保施加荷载的稳定性,当试件被加载至完全受损时,局部承载力的大小为局部受压的极限承载力。试验中箍筋约束混凝土的局部受压模拟如图1所示,其中Q表示轴向压力,h表示试件的高度,b表示试件的宽度。图1箍筋约束混凝土的局部受压模拟1.2局部受剪试验混凝土桥梁的局部受压结构被破坏时,主要表现为劈裂破坏和剪切破坏2种形式。然而,当前对混凝土桥梁的局部受压
8、结构的受剪承载力试验的研究较少。因此,为确保试验数据的科学性和可信度,在进行局部受压结构受剪试验时,主要采用箍筋约束混凝土构件进行剪切试验。通过对箍筋强度、箍筋形式和箍筋配筋率3个参数进行数据研究和分析,总结受剪极限承载力的变化规律,为后续受剪结构试验提供数据参考和依据。剪切试验步骤按照本文“1.1”章节中的试验方法进行,混凝土桥梁的局部受压结构的加载实验过程如图2所示。Q图2混凝土桥梁的局部受压结构的加载实验过程2结果分析与讨论2.1局部受压试验结果表2为不同变量下局部受力结构的局部受压极限承载力大小,从表2中的数据可以分析得出,当箍筋的螺距从20 mm增加至80 mm时,1 860 MPa
9、螺旋箍筋的 强 度 从 296.64 MPa 逐 渐 下 降 至 128.33 MPa;HRB500螺旋箍筋的强度从171.46 MPa逐渐下降至87.04 MPa;1 860 MPa矩形箍筋的强度从301.24 MPa逐渐下降至134.99 MPa。以上结果说明:随着螺距的不断增加,3种箍筋的强度均逐渐下降。其中,当箍筋的螺距从20 mm变为30 mm时,1 860 MPa螺旋箍筋强度降低了 60.62 MPa;HRB500螺旋箍筋强度降低了37.24 MPa;1 860 MPa矩形箍筋强度降低了64.13MPa,3 种箍筋的局部受压极限承载力均大幅度下降。表2局部受压极限承载力试验值螺距(
10、mm)20304050607080强度(MPa)1 860 MPa螺旋箍筋296.64236.02235.74195.64181.12168.46128.33HRB500螺旋箍筋171.46134.22116.71115.41108.73101.7687.041 860 MPa矩形箍筋301.24237.11240.54215.77190.43174.98134.99企业科技与发展,2023年,第7期,总第501期70图3为局部受压承载力试验结果。通过对图3中的箍筋约束混凝土局部受压承载力试验结果进行分析,得出以下结论。(1)结合表2中数据的发现,矩形箍筋约束混凝土构件的局部受压极限承载能力较
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