钢纤维高强混凝土承台裂缝与破坏形态分析.pdf
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1、第 3 3卷第 l 2期 2 0 1 1年 l 2月 人民黄河 YELL0W RI VER V0 1 3 3 No 1 2 D e c 2 0l l 【 水利水 电工程 】 钢纤维高强混凝土承台裂缝与破坏形态分析 雷 杰 , 高丹盈 , 樊 华 ( 1 郑州大学 水利与环境学院, 河南 郑州 4 5 0 0 5 2 ; 2 河南省水利勘测设计研究有限公司, 河南 郑州 4 5 0 0 1 6 ) 摘要: 通过钢筋钢纤维高强混凝土四桩桩基承 台模型试验, 分析了承 台从加载到破坏全过程裂缝的发展规律, 包括承 台侧面、 底面、 顶面裂缝的出现 , 裂缝的发展和裂缝宽度的变化以及破坏时裂缝的分布形
2、态。结果表明: 钢筋钢纤维高强 混凝土四桩承台裂缝形态随着钢纤维体积率、 配筋率、 配筋方式的不同而变化, 承台破坏时呈现 出弯曲破坏构件的裂缝 特征 。 关键词 :高强混凝土 ;钢 纤维 ;裂缝形 态;承 台 中图分类号:T U 5 2 8 3 l 文献标识码: A d o i : 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 0 1 3 7 9 2 0 1 1 1 2 0 4 2 Cr a c k De v e l o p me n t a n d Da ma g e An a l y s i s o f S t e e l Fi b e r Re i n f o r c e d
3、 Hi g h St r e ng t h Co n c r e t e Pi l e Ca ps L E I J i e ,G AO Da n y i n g ,F AN Hu a ( 1 C o l l e g e o f W a t e r C o n s e r v a n c y a n d En v i r o n me n t E n g i n e e r i n g, Z h e n g z h o u U n i v e r s i t y ,Z h e n g z h o u 4 5 0 0 5 2 ,C h i n a; 2 H e n a n W a t e rP o
4、 w e r E n g i nee r i n g C o n s u l t i n g C o L t d , Z h e n g z h o u 4 5 0 0 1 6, C h i n a) Abs t r a c t :B a s e d o n t h e e x p e rime n t s o f mo d e l s p e c i me n s o f S F HS C f o u r p i l e c a p s,t h e d e v e l o p me n t l a w o f c r a c k t h a t O c c u r s f r o m i n
5、 i t i a l l o a d i n g t o d a ma g e l o a d wa s fou n d o u t ,wh i c h c l a r i fi e d t h e c r a c k a p p e a r a n c e ,c r a c k d e v e l o p me n t ,c r a c k p a t t e r n o n f a i l u r e a n d t h e c h an g i n g o f c r a c k wi d t h,i n c l u d i n g t h e s u r f a c e c r a c
6、 k a t t h e s i d e,t o p o r b o t t o m o f t h e p i l e c a p T h e r e s u l t i n d i c a t e s t h a t t h e c r a c k p a t t e rn v a rie s wi t h t h e v o l u me f r a c t i o n o f s t e e l f i b e r ,t h e r e i n f o r c e me n t r a t i o o f p i l e c a p a n d t h e rei nfo r c e
7、me n t l a y o u t W h e n t h e p i l e c a p s a r e d e s t r o y e d,i t a p p e a r s t h e d i s t rib u t i o n c h a r a c t e ris t i c o f t h e b e n d i n g f a i l u r e c o mp o n e n t s Ke y wo r d s :h i 曲 s t r e n g t h c o n c r e t e ;s t e e l fi b e r ; c r a c k f o r m; p i
8、l e c a p s 桩基础以其承载力高、 可减少地基不均匀沉降和抗震性能 好等优点, 在高层建筑、 桥梁 、 港口码头等工程中得到了广泛的 应用。承台作为桩基础中承上启下的关键受力构件, 一直受到 工程界的关注。近年来, 超高层建筑、 重载桥梁及大型渡槽等 水工建筑的涌现对桩基础及承台的受力性能提出了更高的要 求。由于高强混凝土构件具有较高的强度和刚度、 结构 自重 轻、 材料致密坚实, 抗渗性能和抗冻性能等也优于普通强度混 凝土 , 掺入钢纤维能有效抑制高强混凝土的早期开裂 、 克服 其延性差的弱点 , 因此采用钢筋钢纤维高强 昆 凝土是提高承台 承载力及其抗裂 、 抗剪、 抗震性能的有
9、效方法之一。但迄今为 止, 关于承台的研究尚限于混凝土强度等级为 C 4 0以下的普通 强度混凝土和钢纤维混凝土承台, 对于混凝土强度等级为 C A O 以上的承台鲜有研究, 因此开展这类承台试验研究和理论分析 具有重要意义和经济价值。 笔者通过对具有不同参数的承台试件进行试验 , 研究承台 从加载到破坏全过程裂缝的发展规律, 主要对承台侧面、 底面、 顶面裂缝的出现、 裂缝的发展和裂缝宽度的变化 以及破坏时裂 缝的分布形态进行了全面观测和分析, 从裂缝开展角度对钢筋 钢纤维高强混凝土承台破坏形态进行了分析。 1 1 8 1 试验概况 1 1 试件设计 钢筋钢纤维高强混凝土四桩承台试件考虑了承
10、台厚度、 纤 维体积率、 混凝土强度、 配筋率 4类主要变化参数, 同时考虑到 均匀布筋 、 桩径配筋方式 的影响 , 共组成 6个系列 l 7个承 台试 件 。承 台平 面均 为 7 0 0 m m 7 0 0 mm 的正方 形 , 厚度 为 1 5 0 4 0 0 fi l m, 底部配置双向布置的 H P B 2 3 5级钢筋, 钢筋直径分别 为 8 、 1 0 、 1 2 m lT l , 钢纤维体积率P 分别为 0 、 0 5 、 1 0 、 1 5 。 承台上部的柱头采用尺寸为 1 5 0 m m1 5 0 m m1 5 0 m m的方 柱, 材料与承台试件相 同, 配置 4 6
11、1 2纵筋( H R B 3 3 5级 ) , 3 0 m i l l 箍筋, 短柱与承 台整体现浇在一起。桩采用直径 1 1 0 m m的圆钢轴模拟 , 桩中心距为4 4 0 m m, 圆钢轴和承台之间用 细砂找平。承台混凝土强度为 C A0一C 8 0 , 混凝土保护层底部 厚度为 4 0 m m, 其他 部位 厚 2 5 m m。试 件 采用 4 2 5级 或 收稿 日期 : 2 01 1 0 9 - 0 7 基金项目: 教育部高等学校博士点基金项目( 2 0 0 6 0 4 5 9 0 0 5 ) 。 作者简介: 雷杰( 1 9 7 3 一) , 男, 河南荥阳人, 高级工程师, 博士
12、研究生, 主要从事 水 工结构设计和 纤维混凝 土研 究工作 。 E ma i l : l e i j i e 2 0 1 0 1 2 6 c o rn 人 民 黄 河2 0 1 1年第 1 2期 3 2 5级 ( 仅用 于 C A 0混 凝 土 ) 普通 硅 酸 盐水 泥 、 中砂 、 l 02 0 mm碎石、 F D N一 1型高效减水剂, 在制作 C 8 0强度试件时再加 入纯度为 9 7 的硅粉 , 纤维采用 R C一 6 5 3 5一B N 的 D r a mi x 钢 纤维, 按照 纤维混凝土结构技术规程 计算试配选定承台 的配合比, 自然养护至规定龄期。承台平面布置及配筋见图 l
13、 , 主要试验实测参数与结果见表 1 。 。 Q 一 短柱 婪1 f 1 5 0 H 4 o f l 婴 一一 I一一 u7 o o 图 1 四桩承 台试件模型 ( 单位 : m r t 1 ) 表 1 钢纤维高强混凝土四桩承台主要试 验参数及 结果 系 列 蠢 霉 窿 囊 嚣 麓 甓 鸳 N 注: 编号 中“ C T ” 代表承台, 第一个数字 4代 表 4桩 , 第 二个数 字代 表 承 台系列号, 末位数 字代表 系列 中的序 号; 试 件 C T 4 23、 C T 4 42与 C T 4 1 3为同一试 件 , C T 4 32和 C T 4 21为 同一试 件 , C T 4 61
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