钢纤维全轻混凝土叠浇配筋梁裂缝宽度试验研究.pdf
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1、第 3 7卷第 2期 华 北 水 利 水 电 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 ) V o ! 3 7 N o 2 2 0 1 6年 4月 J o u r n a l o f N o a h C h i n a U n i v e r s i t y o f Wa t e r R e s o u r c e s a n d E l e c t r i c P o w e r( N a t u r a l S c i e n c e E d i t i o n ) A p r 2 0 1 6 DOI : 1 0 3 9 6 9 j i s s t 1 0 0 25 6 3 4 2 0 1
2、6 0 2 0 0 9 钢 纤维全轻混凝土 叠浇配筋梁裂缝宽度试验研 究 李 长永 ,彭超 ,丁新新 ,潘丽云 ( 华北水利水 电大学 土木与交通学院 , 河南 郑州 4 5 0 0 4 5 ) 摘要 : 根据钢纤 维全 轻混 凝土叠浇配筋梁 、 钢筋混凝 土梁 和钢筋钢纤 维全轻混凝土梁 的受弯性能试 验 , 结合 裂缝 分型统计 分析 , 研究 了纵 向受拉钢筋 配筋率和 钢纤维 全轻混 凝土截 面高度对 叠浇 梁正截 面主要裂缝 分_布 平均问距 、 平均宽度和最大 宽度 的影 响规律 , 提 出了钢纤 维全轻 混凝 土配筋叠 浇梁正 截面裂缝 计算公 式。 研究成果为钢纤维全轻混凝土配
3、筋叠浇梁正常使用极 限状态 裂缝验算提供 了计算方 法。 关键词 : 叠浇梁 ; 钢纤 维全 轻混凝 土 ; 截面高度 ; 纵 向受拉钢筋配筋率 ; 裂缝分布 ; 裂缝宽度 中图分类号: T V 3 3 2 ; T U 5 2 8 文献标识码 : A 文章编号 : 1 0 0 2 5 6 3 4 ( 2 0 l 6 ) 0 20 0 5 2 0 5 充分利用材 料性 能 优点 是混 凝 土结 构优 化设 计 的重要 目标 。普通混凝 土具有材 料来源 丰富 、 抗 压强 度高 、 可 塑性好等 优 点 , 是 目前 土 木工 程 中最 重 要 的 建筑材料 。在轻 骨料 混凝 土 中掺 入钢
4、纤 维配 制 而成 的钢纤 维轻骨料 混 凝 土不仅 具 有轻 骨料 混凝 土 的各 种优点 , 而且能 显著 改 善轻 骨料 混 凝土 的脆 性 , 提 高 轻 骨料 昆 凝 土结构 的韧性 、 抗疲 劳 性能 和耐久 性 能 , 是轻骨料混凝土复合材料向大跨度 、 超高度及寒冷 区 域 发展的新方 向。 因此 , 将高 强度混凝 土 置于受弯 构 件 的受压 区 、 将钢 纤维轻骨料混 凝土 置于 受弯构件 的 受拉 区 , 可 同时获得充分利用 普通混凝 土抗 压强度 和 钢 纤维全轻 混凝 土抗 拉强 度 而提 高受 弯构 件 承载 性 能 、 利用钢纤维 全轻混凝 土密度小 的特点
5、而尽量 减轻 受弯构件 自重 的双重 效果 , 基于 这一科 学理 念 的 新型组合梁板应运而生 。与传统的钢筋混凝土叠 合式受弯 构件 比较 , 叠浇 梁 的钢纤 维轻骨料 混凝 土 与其上浇 筑 的普通混凝 土之 间不 存在 叠合界 面 , 因而 不存在 叠合 面变形 差和抗剪 不足 的问题 , 也 不存在 纵 向受拉钢筋因一期荷 载作用而 “ 应力超前” 、 受压区 混凝土因二期荷载作用而“ 应变滞后 ” 的缺点。本文 结合一系列钢纤维全轻混凝土叠浇粱的受弯性能试 验研究 , 统计分析了其正截面裂缝分布规律 , 提 出了相 应 的裂缝 宽度计算方法 。 1 试验概况 试验梁截面尺寸 :
6、宽度 高度 ( b h ) 为 1 5 0 m m X 3 0 0 mi l l , 长度 为 3 m, 跨 度为 2 7 m。纵 向受 拉 钢 筋 为 H R B 4 0 0带肋 钢筋 ( 1 4 、 l 8 ) 和 HR B 3 3 5带 肋 钢 筋 ( 2 0 ) , 混 凝 土 保 护 层 厚 度 均 为 2 5 m m。架 立 筋 为 2 + 1 0, 剪跨段 的箍 筋为 西 8 1 0 0 m m, 纯弯 段不 配 置箍 筋 。普通 混 凝 土 强 度 等 级 为 C 4 0, 钢 纤 维 全 轻 混凝 土强 度 等级 为 L C 3 0 。钢 纤 维 采 用 钢 板 剪 切 端
7、钩 型钢 纤维 , 长 3 2 mm, 等 效直 径 0 6 mm。试 验 梁 的实测 性 能 参 数 见 表 1 , 梁 的编 号 含 义 为混 凝 土 强 度 等级一 钢纤 维 全轻 混凝 土截 面高度 一纵 向受 拉钢 筋直径一钢纤维体积 率( ) , a 、 b表示每组 2根梁 的代号 。表 中 : 和 依 次 为普通 ? 昆 凝 土 的立方 体抗压强度 、 轴心抗压强度和抗拉强度 ; 和 分 别 为钢纤 维全 轻 混 凝 土 的立 方 体 抗 压强 度 、 轴 心 抗压 强度 和抗 拉 强 度 ; P 为 钢 纤 维 体 积 率 ; h 为 钢 纤维 全轻 混凝 土截 面 高度 。
8、试 验梁 的加 载 按 试 验 方 法 标 准 进 行 。 采 用 反力架及液压千斤顶加力装置 , 两端简支 、 跨 中对称 集中加载 , 由荷载传感器控制 荷载值 , 正截面开裂 收 稿 日期 : 2 0 1 51 12 0 基金项 目: 河南 省教育厅科 学技术研究重点项 目资助计划 ( 1 2 A 5 6 0 0 0 8 ) ; 河南省高 校生态建 筑材料 与结构工 程科 技创新 团队 ( 1 3 I R T S H N 0 0 2 ) 。 作者简介 : 李 长永( 1 9 7 7 一 ) , 女 , 天津市人 , 副教授 , 博士 , 主要从事纤 维混凝土及 其结构设计 理论与应用研
9、究。E - ma i l : l i c h a n g n c wu e du c n。 5 4 华 北 水 利 水 电 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版) 2 0 1 6年 4月 2 2裂缝 分类 统计分 析 参 考 钢筋 混凝 土 梁 的裂 缝 分 类 方 法 , 对 叠 浇 梁 的正 常使用 状 态裂 缝 分 类 进 行 了平 均 间距 、 平 均 宽度 、 平 均宽 度扩 大 系数 的统计 分析 。结果 表 明 : 初 裂后 , 在各级荷载作用下裂缝高度持续延伸或迅速 延 伸 到 中 和 轴 附 近 的 a类 裂 缝 , 数 量 占 总 数 的 7 5 8 ; 以叠浇粱纵向受拉
10、钢筋重心位置对应 的梁 侧 面 的平均 裂缝 宽 度 和 最 大 裂缝 宽度 为统 计 对象 , a类裂 缝 的 宽 度相 对 较 大 , 来 自 a类 裂 缝 的权重 达到 了 9 5 3 。因此 , a类 裂缝 控 制 了叠 浇梁裂缝宽度的整体发展和分布形态 , 将其作为研 究对 象进 行叠 浇梁 裂缝平 均 间距 z 、 平均 宽度 和 最大 宽度 的统 计分 析 , 结 果见 表 2 。 表 2试验梁 实测 平均裂缝 间距 、 平均裂缝宽度和最大裂缝宽度 试 验 梁 编 号 , l o t ( ) ( D e r m I T I K H i l 号 , m m ot mm ) O )
11、e r O J m ax 1 1 1 m K I I m m m m 1 5 75 O 06 O 1 O 1 8 O0 0 O6 0 09 C 40 0 1 4- 0b 1 1 9 0 l 8 00 0 09 01 3 C 40 0 1 4- 0a 1 2 7 0 22 5 0 01 0 0 1 5 22 5O 0 1 3 0 1 6 27 OO O 1 2 O 2 2 c4 0 1 8 0 1 4 1 2 b 1 0 0 2 1 8 45 0 O7 01 2 c 40 1 8 O一 1 4 1 2a 1 0 2 5 2 2 9 5 01 2 0l 7 2 2 95 O 09 O1 3 2 9
12、 7 0 01 7 0 2 3 3 3 7 5 0 0 5 01 O C40- 2 40- 1 4- 1 2a 9 9 4 2 0 2 5 0 0 6 Ol l c4 O 21 O一 1 8一 1 2a 81 2 3 8 2 5 O O 5 0_ 1 0 2 4 75 0 O8 01 5 42 7 5 0 0 7 0 1 5 4 7 2 5 0 O 8 01 8 1 4 8 5 0 0 3 0 0 5 l 71 0 0 0 7 O1 6 L C 3 0 3 0 0 一 l 4 一 1 2 b 8 7 1 1 9 3 5 0 0 5 0 0 9 L C 3 0 -3 0 0 - 1 4 - 1
13、2 a 1 1 9 6 ? 昕 2 1 6 0 O1 1 O1 6 2 3 8 5 0 O 6 01 2 2 3 8 5 01 1 0 2 0 31 5 O 0 0 7 01 l 31 5 0 0 0 7 01 4 C4 0- 2 0- 0b 1 06 0 3 6 00 0 0 8 O1 2 c4 O- 0 2 0一 Oa 1 O5 0 3 6 o0 01 0 0l 8 4 0 5 0 01 0 01 4 4 0 5 O O1 2 O 2 2 4 5 0 O 01 1 O 1 4 4 5 0 0 01 3 0 25 3 3 75 0 0 4 0 O7 3 8 2 5 0 08 01 5 c40
14、 1 2 0_ 2 0 1 2b 7 4 1 3 8 25 0 0 5 0 08 c4 0 1 20 2 O一 1 2 a 69 5 4 2 7 5 0 08 01 4 4 2 7 5 0 O 5 0, 08 4 7 2 5 O 0 7 01 4 4 7 25 O 0 5 01 1 51 75 0 08 01 5 4 0 5 0 0 0 4 0 O8 3 6 0 0 0 0 7 01 l c40 1 5 O一 2 0 1 2b 75 2 4 5 o0 0 O 4 0l 0 c 4 s 2 a s s : 1 4 4 9 5 O 0 O 5 0 1 0 5 4 0 O 0 0 7 01 6 4
15、9 5 0 0 0 9 01 5 38 25 O 0 6 0】 2 3 8 2 5 0 0 4 0 06 C4 0- 1 8 0- 2 0- 1 2b 69 3 42_ 75 0 0 6 0 l1 c4 758 O 一 1 2 O7 70。 4 4 7 2 2 5 0 0 O 0 4 5 0 0 1 0 4 7 25 O O8 O 1 2 51 75 0 08 0 1 3 51 75 0 O5 0 1 0 38 25 O 05 0 08 38 25 0 O5 0 07 C4 0- 21 0- 2 0- 1 2b 4 2 75 O 05 O O8 c40_ 21 0 2 0 1 2 74 4 7
16、 25 0 05 0 07 51 75 O 08 0 1 6 51 75 0 O6 0 11 36 00 O 05 0 09 3 6 OO 0 0 4 0 07 50 0 05 0 0 9 L C 3 0 -3 0 0 -2 0 -1 2 a s : L C 3 0 3 O O 一2 O 1 2 b 8 8 44 50 O 0 0 O 6 0 O 9 49 5O O 07 O 1 O 49 5O O O4 O 08 31 5 0 0 O9 O 1 2 3 1 5 0 0 1 0 0 1 4 36 00 0 1 2 0 1 6 36 00 O 1 2 0 1 6 C4 0一 O 1 8 一 Ob
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- 关 键 词:
- 纤维 混凝土 叠浇配筋梁 裂缝 宽度 试验 研究
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