再生混凝土叠合梁抗剪性能试验.pdf
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1、2 0 1 2 年 第 5期 (总 第 2 7 1 期 ) Nu mb e r 5 i n 2 0 1 2 ( T o t a l N o 2 7 1 ) 混 凝 土 Co nc r e t e 混凝土制品 CONCRETE P RODUCTS d o i : 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 2 0 5 0 3 8 再生混凝土叠合梁抗剪性能试验 肖建庄 ,徐亚玲 ,王璞瑾 ( 1 同济大学 土木工程学院 建筑工程系,上海 2 0 0 0 9 2 ;2 上海城建物资公司,上海 2 0 0 0 6 2 ) 摘要: 通过三根再生混凝土叠合梁和一根再
2、生混凝土整浇梁的抗剪性能对比试验, 研究了叠合梁和整浇梁的裂缝发展、 破坏形式和抗 剪承载力。 试验结果表明: 再生混凝土叠合梁的抗剪破坏形式和受力机理与整浇普通混凝土梁类似。 取代率高的再生混凝土叠合梁抗剪承载 力略低于取代率低的再生混凝土整浇梁。 关键词: 再生混凝土;叠合梁; 抗剪性能;破坏形式; 数值分析 中图分类号 : T U5 2 8 叭 文献标志码 : A 文章编号 : 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 2 ) 0 5 一 叭1 8 0 5 T es t on t h e s he ar be ha v i or o f r e c yc l e d c on cr
3、 e t e c ompos i t e b ea ms XI AOJ i a n - z h u a n g , XUY a l i n g , WANGP u -j i ( 1 D e p a r t me n t o f A r c h i t e c t u r a l E n g i n e e ri n g , C o l l e g e o f C i v i l E n g i n e e ri n g , T o n g j i U n i v e r s i t y , S h a n g h a i 2 0 0 0 9 2 , C h i n a 2 S h a n g
4、h a i U r b an Co n s t r u c t i o n Ma t e ri a l C o , L t d , S h ang h a i 2 0 0 0 6 2 , C h i n a ) Abs t r a c t :Te s t s o n t h r e e r e c y c l e d c o n c r e t e c o mp o s i t e b e a ms a n d o n e wh o l e c a s t r e c y c l e d c o n c r e t e b e am s h e a r p e rfo r ma n c e a
5、nd c o mp a r i s o n we r e c a r r i e d o u t A s t ud y O il c r a c k d e v e l o p me n t , f a i l u r e mo d e s an d s h e a r c a p a c i t y o f t h e b e am s wa s d e v e l o p e d T h e r e s u l t s s h o we d t h a t : r e c y c l e d c o n c r e t e c o mp o s i t e b e am s he a r
6、f a il u r e mo d e s an d me c h a n i s m s we r e s i m i l a r t o tho s e o f t h e who l e c ast o r d i n a r y c o n c r e t e b e a m s S he ar s e n g t h o f hi g h e r r e pl a c e me n t r a t i o o fr e c y c l e d a g g r e g a t e c o n c r e t e c o mp o s i t e b e a ms we r e s l
7、i g h t l y l o we r t h a n the l o we r r a t i o o n e Ke ywor d s: r e c y c l e d a g gre g a t e c o n c r e t e; c o mp o s i t eb e am; s h e ar b e h a v i o r ; f a i l u r emo d e ; n u me ri c a l an a l y s i s 0 引 言 随着我国城市化进程的加快, 大量的原有建筑被拆除, 所 产生的大量建筑垃圾的处理方式也越来越受到关注。 再生混凝 土是将废弃混凝土经破碎、
8、清洗和分级后产生的骨料 , 与普通 骨料按照一定比例混合后作为新骨料配制而成的混凝土。 近 年来已有国内外学者通过大量试验证明, 再生混凝土的抗压强 度I l_ 5 】 、 抗拉强度 , 抗折强度8 - 9 等均低于普通混凝土, 但只要设 计合理 , 其性能均满足规范要求。 在相同用水量条件下, 再生混 凝土比普通混凝土坍落度小, 流动性差 “ , 然而将其应用于工 厂预制构件中既可以保证其质量也可以保证其生产速度。 除了 国内外 学者 的学术研 究外 , 国内对于再生混凝土的实际应用的 探索也在逐渐增多。 在 2 0 1 0 年的上海世博会中, 由上海城建物 资有限公司完成的“ 沪上 生态家
9、” 工程取得了良好的社会和经 济效益 12 】 。 在实际生产中, 再生混凝土具有坍落度低 , 和易性较 普通混凝土差的特点, 不便于现场施工, 但若将再生混凝土应 用于预制构件中则会解决上述问题。 叠合式构件具有整体现浇 和整体装配式结构均不具有的优点, 而国内外尚缺乏将再生混 凝土应用于叠合式构件的研究。 本研究通过 4根足尺梁的抗剪 性能试验, 其中 3根叠合梁, 1 根整浇梁, 以不同剪跨比作为控 制变量来对再生混凝土叠合梁的抗剪性能进行研究。 1 试验设计 1 1 配合 比设 计 本试验 再生混凝土骨料 由上海市万吉机械施 工工程 有限 公司所生产 , 符合 再生混凝土骨料应用规程
10、的规定。 天然骨 料为碎石, 普通河砂。 再生混凝土采用室内配合比试配, 强度等 级为 C 3 5 。 再生混凝土配合比和钢筋材料性能详见表 1 、 2 。 表 1 再生混凝土配合比 1 2 试 件设 计 本试验以再生混凝土叠合为试验对象 , 共 4 根梁, 其中3根 叠合梁, 1 根整浇梁。 以剪跨比为控制变量, 编号 C S 一 1 3分别代 收稿 日期 :2 0 1 1 - l 1 l 基金项 目:上海市科学技术委员会( 1 0 2 3 1 2 0 2 0 0 0 ) - 11 8 表剪跨比为 1 5 、 2 、 3的 3 根叠合梁, 梁 R S为 1 0 0 取代率再生 混凝土整浇梁。
11、 各梁截面均为2 0 0 mmx 4 0 0 IT I I 1 , 梁长4 1 0 0 mm, 有效长度 3 9 0 0 m m, 抗拉钢筋配筋率为p = 2 4 7 。 箍筋及架立筋 从图 8 可知: 在梁斜截面开裂前各梁箍筋几乎不受力, 在 斜截面开裂瞬间箍筋应变开始突然变大, 图中曲线出现弯曲时 的荷载与实际观测到的出现斜裂缝的荷载一致 , 证明出现斜裂 缝后箍筋即加人到梁的抗剪承载力中。 相同荷载下箍筋应变 越小, 证明混凝土承担的剪力越多。 从图中可知梁 R S箍筋承担 剪力最大。 在梁斜截面开裂后, 随着荷载增加 , 箍筋出现屈服 平台后箍筋应力与荷载呈线性关系。 2 6 荷载一
12、斜裂缝宽度 曲线 由于单条裂缝宽度在实际中极难实时测得( 裂缝的发展与 走向和条数无法准确预测) , 本试验所采取的裂缝测量方式为 图9所示, 即在弯剪区布置与水平方向呈 4 5 。 的位移计, 测量范 围贯穿整个弯剪区, 此时会发生 3个导致裂缝测量不准确的因 素 : 所测区域出现多条裂缝, 测量结果为它们宽度的总和, 会 使测量结果偏大; 测量区域内裂缝发展角度与位移计拉丝方 向不垂直而呈一定夹角, 会使测量结果偏小 ; 由于拉丝具有 一 定的弹性, 会使测量结果偏小。 因此数据分析时采取将实际试验中人工所记录裂荷载一 裂 缝宽度与数据采集器记录数据综合分析, 最终得出较为可靠数 据的分析
13、方式。 各梁荷载一 裂缝宽度曲线如图9所示。 U l 2 3 弯剪区裂缝宽度 ram 图 9 荷载 裂缝宽度曲线 由图 9 可知 : 弯剪区裂缝出现时荷载恰好为弯剪区箍筋 应变也出现变化时的荷载, 与实际情况相吻合。 各梁斜裂缝宽 度均超过 1 5 mm, 达到了梁抗剪破坏定义。 斜裂缝宽度发展与 荷载基本为线性发展, 剪跨比越小裂缝宽度发展数值与荷载增 加数值之比越小, 即剪跨比越小裂缝越不易变宽。 2 7 斜向开裂荷载 各试件斜向开裂荷载 主要根据试验时的观察记录, 同 时参考了试验的荷载一 箍筋应变曲线。 之前已有学者通过试验 证明再生混凝土整浇梁的斜向开裂荷载比普通混凝土整浇梁 的斜向
14、开裂荷载小 1 0 - 2 0 , 本试验的叠合梁均采用再生混凝 土进行试验, 各梁斜向开裂荷载见表 4 , 斜向开裂荷载与剪跨比 的关系见图 1 O 。 表 4 再生混凝土叠合梁斜截面开裂荷载 试验结果表明: 在剪跨比为 3的条件下, 取代率为 1 0 0 的梁 R S 开裂荷载低于梁 C S 3 。 随着剪跨比减小, 斜截面开裂 荷载增大。 Z 辅 瞄 碟 尽 孺 图 1 0 梁斜截面开裂承载力与剪跨比关系 2 8 极限抗剪承载力 2 8 , 1 与 G B 5 0 0 1 0 -2 0 1 2 混凝土设计规范 相比较 前续研究已经表明, 按照普通混凝土设计方法设计的再生 混凝土梁偏于不安
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