包容型再生混凝土板冲切承载力试验及计算方法.pdf
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1、2 0 1 3 年 第 8 期 (总 第 2 8 6 期 ) Nu mb e r 8 i n 2 01 3( To t a l No 28 6) 混 凝 土 Co nc r e t e 理论研究 THE0RETI CAL RES EARCH 包容型再生混凝土板冲切承载力试验及计算方法 蒋凤昌 1 - 2 ,周桂香 ,奚友方 s ,李政启 ,朱慈勉 ,居平国 s ( 1 泰州职业技术学院,江苏 泰州 2 2 5 3 0 0 ;2 同济大学,上海 2 0 0 0 9 2 ;3 江苏永泰建造工程有限公司,江苏 泰州 2 2 5 3 0 0 ) 摘要 : 基于推广应用包容型再生混凝土的目的, 设计了
2、1 8 块混凝土板试件进行抗 冲切性能试验 , 考虑的主要 因素包括混凝 土抗压强度 、 抗弯钢筋配筋率、 冲跨比、 板厚和双柱头加载方式 。 试验结果表 明, 包容型再生混凝土板的冲切角约为 6 1 。 , 大于普通 混凝土板约 5 7 。 的冲切角 ; 包容型再生混凝土板的受冲切强度高于普通混凝土板 4 6 8 4 。 并且提 出包容型再生混凝土板冲切 承载力计算公式 , 供结构工程设计参考。 关键词 : 包容型再生混凝 土;混凝土板 ;冲切承载力 ;试验 ;计算方法 中图分类号 : T u5 2 8 O 1 文献标志码: A 文章编号: 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 3
3、 ) 0 8 0 0 5 5 0 5 E x pe r i m e n t a n d c a l c ul a t i on m e t h o d o n pu n c h i n g s h e a r l oa d i n g c a p a c i t y o f w a s t e bl o c k c on t a i n e d r e c y c l e d c o n c r e t e s l a b J I ANG Fe n gc h a n g1 ,2 ZHOUGui x i a n g , XI Yo u f a n g3 , LI Zhe n gq ?, ZHUC
4、i mi a n2 , J UPi n g gu o ( 1 T a i z h o uP o l y t e c h n i c a l Co l l e g e , T a i z h o u2 2 5 3 0 0, C h i n a ; 2 T o n gd i Un 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 ; 3 J i a n g s u Yo n g t a i C o n s t r u c t i o n E n g i n e e rin g Co , L t d , Ta i z h o u 2 2
5、 5 3 0 0 , Ch i n a ) Ab s t r a c t : B a s e d o nt h e p u r p o s ef o r p o p u l a r i z i n g a p p l i c a t i o n o f wa s t eb l o c k c o n t ain e d r e c y c l e d c o n c r e ( WBC RC) , 1 8 c o n c r e t e s l a b s a r e d e s i g n e d t o t e s t t h e i r p un c h i ng s h e a r b
6、e ha vi o r t ha t i n c l u de ma i n f a c t o r s s u c h a s c o mp r e s s i o n s t r e n g t h o fc o n c r e t e , r e i n f o r c e me nt rat i o of be nd i n g r e ba r, s p a n h e i g h t r a tio of s l a b, he i g h t o f s l a b a nd do ub l e - c o l u mn l o a d i n g s t yl e Ex p e
7、 r i me n t a l r e s u l t s i n d i c a t e tha t p u nc hi n g a ng l e o fWBCRC s l a b wa s a b o ut 61 。, b i g g e r t h a n 57 。t h at ofn a t u r a l a g g r e g a t e c o n c r e m s l a b; an d t h e pu n c h i n g s t r e n g t h o fWBCRC s l a b wa s h i ghe r t h a n tha t o f n a t u
8、r a l a g g r e g a t e c o n c r e t e s l a b b y 4 6 一 8 4 Mo r e o v e r t h e c a l c u l a t i o n f o r m u l a o n p u n c h i n g s h e a r l o a d i n g c a p a c i t y o f W BCRC s l a b wa s p r o po s e d t h at C an pr o v i de r e f e r e n c e f o r de s i gn ofs t r u c t u r e e n
9、gi n e e r i ng Ke y wo r d s : wa s t e b l o c k c o n t a i n e d r e c y c l e d c o n c r e t e ; c o n c r e t e s l a b; p u n c h i n g s h e a r l o a d i n g c a p a c i ty; t e s t ; c a l c u l a t i o n me t h o d 0 引言 基于推进废旧混凝土再利用的考虑, 通过简化混凝土 旧料的处理工艺, 直接将破碎到一定程度的旧料按 3 0 左 右的 比例拌制到新混凝土中
10、 , 即可生产一种新 型的包容型 再生混凝土 1 - 2 。 此类混凝土特别适用 于体 积较 大 , 钢筋间 距较 大 、 输送高度较低的混凝土工程 , 如基础 混凝土筏板 、 桩基承台、 混凝土大坝等构件 。 而对于这些板块构件 , 冲切 破坏 问题是设计 中的控制要点。 对于普通混凝 土板 , 各 国规 范已广泛应用较为成熟 的冲切承载力设计方法 。 但对于包 容型再生混凝土板 , 其受冲切性能的相关研究 尚未 出现。 为 了研究包 容型再生混凝土板的受冲切性能 , 初步提 出包容型再生混凝 土板 冲切承载力的设计计算方法 , 本研 究进行包容型再生混凝土板的受冲切试验, 提出板冲切承 载
11、力计算公式 , 可 为包容型再生混凝 土在实际工程 中推广 应用提供参考 。 1 试件设计 考虑包容型再生混凝土板受 冲切性能 的主要影 响因 素包括 : 混凝土强度 、 抗 弯钢筋 配筋率 、 冲跨 比 、 板厚 和加 载方式 。 本次试验共设计 1 8 块试件 , 其中包容型再生混凝 土板试件 1 5块 , 普通 混凝土板 对照试件 3块 。 每块板上 均浇筑了2 0 0 m mx 2 0 0 n l l n的方形加载柱头。 试件形状见 图 1 、 2 , 设计参数详见表 1 。 试验使用的混凝土配合 比见表 2 。 2 试验装 置 板冲切试验在泰州 职业 技术 学院校企共建 结构试验 室
12、完成 。 试验设备包括 : 钢结构龙 门反力架 、 分离式液压千 斤顶( 1 0 0 、 2 0 0 t ) 、 钢筋混凝土支座框 、 应变数 据采集仪 、 荷 载传感器、 位移计 和千分表等 。 加载系统见图 3 。 挠度测点布 置见 图 4 , 图中“ o” 表示板上表面挠度测点 , “ ” 表示板下 表面挠度测点, “ 审” 表示板上下表面均布置挠度测点。 试验 现场详见图 5 。 收稿 日期 :2 0 1 3 - - 0 2 - 2 4 基金项 目:江苏省3 3 3 高层次人才培养工程基金资( 2 0 1 1 ) ; 江苏省高校“ 青蓝工程” 中青年学术带头人培养基金资1 ( 2 0
13、1 2 ) ; 泰州职业技 术学院博硕专项科研基金资助 5 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 图 1 方板冲切试件 图 2 矩形板冲切试件 表 1 试件设计主要参数 注 : 矩形板 B l x B 2 = I 6 5 0 mmx 1 2 0 0 m m; 柱头尺寸 b 和 h皆为 2 0 0 m m。 双向配制直径为 8 、 1 0 m m 的三级钢筋。 安装试件时, 加载柱头在上方 , 板 的受拉面在下方 , 千 斤顶加载由上而下进行。 板四边简支于混凝土支座框上、 56 表 2 1 m 。 试件混凝土配合比 y y 反力 l 皴 J 一一 钢 滚 轴 蝴鲰
14、 图 3 试验加载系统 卜 广 1 I O l p0 1 L J 2 0 0 l _ 2 5 0 1 I 2 5 0 I 2 0 0 5) I 母 _ 1 1 0 0 5 0 景C 5 0 ( a ) 方形 板 2 0 0 3 0 0 3 0 0 2 0 0 1 _ 1 _ 1 _ 1 , 口 0 一 L 一 3 7 5 L 【 ! 【 【 : ! 。 5 0 。 I n , 1 5 5 O 5 O b 1 矩 形 板 图 4 挠度测点分布( 单位 : mm) 直径为 4 5 m i l l 的钢滚轴 上 。 为消 除制 作安装误 差而存在 的问隙 , 保证支座框底面 、 板试件底面和加载柱头
15、 的上表 面均匀受力 , 将 2 0 m m厚砂铺撒在这三个 面位置 。 通过预 _ _ 十 十 一 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 图 5加载 系统 试 验现 场照 片 加载压密砂垫层 。 在试件安装过程中 , 支座框和板试件的水 平情况可采用水平仪检查进行调 整。 为了记录板面裂缝开 展, 在板下表面和上表面处各设置一个数码摄像头。 同时, 位于板下 的数码摄像 头还可以帮助对准板试件下表面 的 位移测点 , 确保其与支座框 内的位移计对准。 3 试验 结果与分析 3 1 板受冲切承载力 本次试验的板试件均按设计发生 冲切破坏。 破坏过程 突然 , 无明显征
16、兆 , 为脆性破坏 。 破坏 发生时有较大声 响 , 柱头突然陷入板体。 冲切锥基本处于板体平面正中位置 , 冲切斜裂面与竖直 面的交角为冲切 角。 本次试验的冲切承 载力和 冲切角详见表 3 。 表 3试件的冲切承载力和冲切角 3 2板 挠 度 在板 四周支座处布置 的位移计 , 用以记 录在 冲切试验 过程中支座位移对板跨内挠度测量的影响, 用于修正板跨 内挠度测量值。 钢筋混凝土板在受冲切过程中的挠度较小。 限于论文篇幅 , 仅给 出试件 S H 2 5 0 4 1 的测量结果 , 在各级 荷载下板面测点挠度详见图 6 , 板下表面 中心点挠度随荷 载发展详见 图 7 。 3 3 板裂缝
17、开展 试验加载过程分为预加载阶段 、 正式加载阶段和破坏 g 吕 、 援 0 5 O 一 0 5 董 o 萎 s 一 2 O 一 2 5 - 3 0 7 4k N 5 7k N 6 0k N 7 8 kN 8 4k N 8 4k N 4 5 k N 0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 板 跨 ra m ( a 1 上表 面 测 点 0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 板跨 mm f b 1 下表 面测 点 图6试件 S H 2 5 0 4 1 板面测点挠度 7O 0 6 O 0 5 0 0 堇 4
18、0 o 鬟 3 0 0 2 0 O 1 0 0 U U 5 1 U l 2 U 5 j U 板跨 ra m 图 7 试件 S H 2 5 0 4 1 板下表面中心挠度 后 加载阶段 。 预加 载阶段 试件板 面不 出现裂缝 。 正式加 载 阶段 , 当荷 载达到板受 冲切 承载力的约 3 0 时 , 试件板下 表面开始出现细小裂缝。 随荷载增加 , 裂缝长度 向其两端增 长、 宽度增加 , 但裂缝走向不规则 , 未 出现径 向和环向裂缝 。 该 阶段结束时 , 板冲切破坏形成的冲切锥的斜面与板下表 面相交成近似 圆形的环向主裂缝 , 环向主裂缝范 围内分布 许多走向不规则的裂缝。 对于板上表面
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