试验研究钢筋混凝土薄板受拉刚化效应.pdf
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1、2 0 1 1 年 第 1期 (总 第 2 5 5 期 ) Nu mb e r l i n 2 0 1 l ( T o t a l N o 2 5 5 ) 混 凝 土 Co nc r e t e 理论研究 THEOI ET I CAL RES EARCH d o i : 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 1 0 1 0 1 6 试验研究钢筋混凝土薄板受拉刚化效应 姜磊 。姚继涛 1 l2 ,信任 ,李桅 ,吕甲朋 。 ( 1 西安建筑科 技大学 土木工程学 院,陕西 西安 7 1 0 0 5 5 ;2 西部建筑科技国家重点实验室 ( 筹)
2、,陕西 西安 7 1 0 0 5 5 ; 3 山东建筑大学 土木工程学院,山东 济南 2 5 0 1 0 1 ) 摘要: 钢筋混凝土受弯构件通常忽略其混凝土的抗拉承载能力, 然而裂缝间的混凝土和钢筋仍然保持着部分黏结, 存在受拉刚化效应, 这一效应能够影响构件开裂后刚度的大小, 进而影响构件在使用荷载下挠度大小和裂缝宽度, 影响构件适用性。 受拉刚化效应对板, 尤其是对 新型材料薄板开裂后刚度的影响更为显著。 通过试验对当前几个主要力学模型挠度计算方法进行考察研究,证实了受拉刚化效应在板挠 度变形中的影响, 并分析了各计算模式的计算精度。 关键词 : 钢筋混凝土板 ;刚化效应;挠度 ;裂缝 中
3、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 1 ) 0 1 0 0 6 2 0 3 Ten s i on s t i ffeni ng i n r e i nf or c ed co nc r e t e s l a bs a nd t e s t r e s e a r c h J IJ V GL c i 。 Y AOJ i t a o 1 , 2 XI N R e n , L I We i , L OJ i a -p e n g ( 1 S c h o o l o f Ci v i l E n g i n e e r
4、i n g , Xi a nUn i v e r s i t yo f A r c h i t e c t u r e a n dT e c h n o l o g y , Xi a I 1 7 1 0 0 5 5 , C h i n a ; 2 S t a t e Ke yL a b o r a t o r yo f Arc h i t e c t u r e S c i e n c e a n d T e c hno l o g yi nWe s t C h i n a ( XA UA T) , Xi a n 7 1 0 0 5 5 C h i n a ; 3 S c h o o l o
5、f C i v i l E n g i n e e r i n g , S h a n d o n g J i a n z h uUn i v e r s i ty, J i n an 2 5 0 1 0 1 , C h i n a ) A b s t r a c t : Us u a l l y , t h e t e n s i l e c a p a c i ty o f r e i n f o r c e d c o n c r e t e i s n e g l e c t e d w h e n c a l c u l a t i n g the s t r e n g t h o
6、 f a fl e x u r a l c o n c r e t e me mb e r Bu t t h e r e i s s t i l l s o me b e n d b e t we e n t h e c r a c k s wh i c h i S c a l l e d t e n s i o n s t i ffe n i n g a n d i t c a n a f f e c t t h e me mb e r s t i f f n e s s a fte r c r a c k i n g an d h e n c e t h e d e fl e c t i
7、o n o f t h e me mb e r an d the wi d t h o f t h e c r a c k s u n d e r s e r v i c e l o a d s Te n s i o n s t i fie n i n g h a s s i g n i fi c a n t i n flu e n c e o n the s l a b, e s p e c i a l l y t o the n e w t y pe o f s l a b I n t h i s p a p e r , th e a p p r o a c h e s t o a c c
8、 o u n t f o r t e n s i o n s t i ffe n i n g a t p r e s e nt a r e s tud i e d c r i t i c a l l y b y t e s t T h e n t h e e ffe c t o ft h e t e n s i o n s t i ffe n i n g i n t h e c o a r s eo f d e fl e c t i o ndefor ma t i o ni Si l l u s t r a t e da n dt h ea c c u r a c yo f t h e c a
9、 l c u l a t i o nmo d e l s i s a l s oa n a l y z e d Fi n a l l y, c o n c l u s i o n s a r cp r o p o s e d Ke y wor ds : r e i n for c e d c o n c r e t e s l a b; t e n s i o n s t i ff e n i n g; d e fle c t i o n; c r a c k 0 引言 做了对比分析, 最后, 建议采用更为合理的挠度计算方法。 结构和构件应根据承载能力极限状态和正常使用极限状 态分别进行计算和
10、验算。 在计算中, 混凝土受拉承载力通常忽略 不计, 但实际上裂缝问混凝土和钢筋之间依然保持着黏结, 存在 受拉刚化效应I ” , 能够影响混凝土受弯构件开裂后的弯曲刚度 , 进而影响构件挠度和裂缝宽度 , 最终影响结构适用性等 , 这应 该引起我们的重视。 随着高强钢筋和新型混凝土的出现, 从满足安全和经济角 度考虑, 混凝土板的厚度以及受力钢筋的配筋率也日趋降低, 甚 至可接近或低于规范规定 的板厚与最小配筋率。 由于板 的厚度 、 配筋率都较小, 这样板开裂后, 其弯曲刚度将远低于开裂前的 刚度, 受拉刚化效应对板刚度的影响明显增大。 因此 , 需要寻找 更精确更合理的刚度计算模式, 来
11、预测板的挠度 , 保证其适用 性要求。 本文结合具体的试验, 通过挠度来证实板的受拉刚化效 应对板开裂后刚度的影响, 验证我国规范及其他方法对板挠度 计算的精度。 在当前受弯构件刚度计算方法中, 主要有我国规范 的刚度解析法, 美国规范的有效刚度法, 以及 B i s c h o ff建议的 计算方法等。本文对这几种方法计算的挠度值进行了严格的对 比, 并将它们在使用荷载条件下的挠度计算值与相应的试验值 收稿 日期 :2 0 1 0 - 0 8 - 2 3 基金项 目:国家 自然科学基金资助项 目( 5 0 6 7 8 1 4 3 ) 6 2 1 在荷载作用下, 各种情况下的挠度变化曲线 典型
12、单向受弯构件跨中挠度变化曲线如图 l 脚 。 当荷载小于 开裂荷载 时, 即开裂之前 , 其变形为均匀线弹性变形 , 沿直 线 O A变化, 此时曲线斜率为 b = M E I , 其中 、 E、 分别为构 件的弯矩、 杨氏弹性模量、 毛截面惯性矩。 如果假设构件在大于 时 , 受拉混凝土依然保持荷载达到 瞬间时的破坏应力没有 释放 , 那么其变形将沿着 A B线 。 如果假设混凝土开裂后不存在 受拉应力 , 即没有受拉 刚化效 应 , 那 么变形 曲线将沿 AC D线 。 而这两种情况都是极端情况, 实际上混凝土变形是处在这两者 之间的, 其变化曲线为AE 。 真实曲线与零刚化曲线之间的差别
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