钢纤维钢筋混凝土单向板受弯试验研究.pdf
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1、第 3 5卷第 7期 2 0 1 3年 7月 人民黄河 YEL L OW RI VE R Vo 1 3 5 No 7 J u 1 2 0I 3 【 水利水 电工 程 】 钢纤维钢筋混凝土单向板受弯试验研究 张长辉 , 高丹盈 ( 1 华北水利水电大学, 河南 郑州 4 5 0 0 4 5 ; 2 郑州大学 新型建材与结构研究中心, 河南 郑州 4 5 0 0 0 2 ) 摘要 : 通过尺寸为5 0 0 mm1 0 0 m m 2 o o o mm的3块掺钢纤维和 1块普通钢筋混凝土板的受弯试验, 得到板在各级 荷载下挠曲线、 荷载一跨中挠度 曲线、 裂缝开展情况及破坏形态。结果表明: 掺入钢纤
2、维可以提 高钢筋混凝土单向板开 裂荷载、 屈服荷载、 极限荷载以及刚度和弯曲韧性, 有效阻滞板裂缝的开展 ; 钢纤维钢筋混凝土单向板的刚度呈三阶段 变 化, 破坏形式为受拉钢筋屈服 。 与普通钢筋混凝土单向板一致。 关键词 : 钢纤维;单向板 ;强度;刚度;破坏形态 中图分类号 :T U 5 2 8 5 8 2 文献标志码: 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 3 0 7 0 3 3 Ex p e r i me n t a l S t u d y o n F l e x u r a l Ca p a c i t y o f
3、 On e wa y RC S l a b s S t r e n g t h e n e d By S t e e l F i b e r ZHANG C h a n g h u i , GAO Dan y i ng ( 1 N o r t 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 ri c P o w e r ,Z h e n g z h o n 4 5 0 0 1 1 ,C h i n a ; 2 R e s e a r c h C e n t e r o f N e w
4、S t y l e B u i l d i n g M a t e ri a l S t r u c t u r e , 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 0 2 ,C h i n a ) A b s t r a c t : A c c o r d i n g t o t h e e x p e r i m e n t a l s t u d y o n fl e x u r al c a p a c i t y o f 3 s t e e l f i b e r r e i n f o r c
5、e d c o n c r e t e ( R C)s l a b s a n d a c o m mo n c o n c r e t e s l a b w i t h s i z e o f 5 0 0 mm 1 0 0 mm 2 0 0 0 mm ,t h e d e fl e c t i o n c u r v e u n d e r all l e v e l s l o a d,l o a dmi d s p a n d e fl e c t i o n c u r v e s ,d e v e l o p me n t o f c r a c k i n g a n d f a
6、 i l u re mo d e o f t h e s l a b s a r e o b t a i n e d Th e res u l t s s h o w t h a t t h e c r a c k i n g l o a d,y i e l d l o a d,u l t i ma t e l o a d a s we l l a s s t i ff n e s s a n d fl e x u r a l t o u g h n e s s o f o n e wa y RC s l ab s s t ren g t h e n e d b y s t e e l fib
7、 e r a r e i mp r o v e d,s t e e l fi b e r C an e f f e c t i v e l y b l o c k the c r a c k d e v e l o p me n t ;the s t i f f n e s s r e p o ts t h ree s t a g e v a r i a t i o n mode l a n d t h e f a i l u r e mod e i s t h e t e n s i l e s t e e l b a r y i e l d a s s a me a s t h e c o
8、 mmo n RC s l ab Ke y wo r d s :s t e e l fi ber ;o n e wa y RC s l a b s ;s t ren gth;s t i ffn e s s ;f ail u r e mo d e 钢筋混凝土( R C ) 单向板在土木工程及水利工程中应用广 泛 , 但在其制作和使用过程中极易出现裂缝, 裂缝会随着板 使用时间的推移和使用荷载的变化加大加深, 从而引起钢筋锈 蚀, 影响结构的使用寿命, 严重的还会导致质量事故 J 。钢纤 维混凝土中乱向分布的钢纤维能够有效地阻碍混凝土内部微 裂缝的扩展及宏观裂缝的形成并提高构件开裂后的韧性 , 使
9、混 凝土结构的抗裂性、 抗弯曲性得到显著改善 “ , 并具有较好 的延性 J 。结合钢筋混凝土单向板存在的问题, 钢纤维钢筋混 凝土单向板可利用和发挥钢纤维混凝土的优 良特性。笔者通 过3块掺钢纤维和 1 块普通钢筋混凝土板的抗弯性能试验 , 研 究了钢纤维掺入对 R C单向板的强度、 刚度 、 裂缝开展 、 破坏形 态和弯曲韧性的影响。 1 试验概况 见 图 1 。 图 1 试验板加载 ( 单位 : m m) 1 2 所用材料的力学性能 钢筋实测材料性能见表 1 , 试验以钢纤维体积掺量为变化 参数, 混凝土与试验板同期实测力学性能见表 2 。 表 1钢筋材 料性能 1 1 试件的设计与制作
10、 收 稿日 期: 2 0 l 3 _ 0 1 _ 2 2 试验 板 混凝 土 强 度 等 级 为 C 3 0 , 尺 寸 为 5 0 0 a m 作者简介: 张长 辉( 1 9 8 5 ) , 男, 河南 信阳 人, 助教 硕士, 主 要从事水工新材料 1 00 mm 2 0 0 0 m m, 板底配 4根 8 ( H P B 2 3 5级 ) 纵向受力钢 及其结构形式和性能方面的研究工作。 筋, 配筋率为0 5 , 分布筋为 08 2 5 0 , 保护层厚度为 1 5 m i l l , E m a i l : z h a n g c h a n g h u i I I C W U e d
11、u c n 9 5 人 民 黄 河2 0 1 3年第 7期 表 2 试 验变化参数及 同期混凝土材料性 能 1 3 试件加载方案 为模拟实际工程中单向板受均匀荷载作用下的弯矩 , 加载 采用三分点加载 方案, 按照 混凝土结 构试验方 法标 准 ( G B 5 0 1 5 2 -9 2 ) 6 1 分级进行加荷 , 在试验板开裂、 钢筋屈服以 及试验板接近破坏时加密, 并记录各级荷载作用下试验板跨中 及支座处挠度。 2 试验结果与分析 2 1 强度 各试验板开裂荷载 、 屈服荷载和极限荷载见表 3 。 表 3 试验板开裂荷载、 屈服荷载及极 限荷载 于普通混凝土板 B 0而言的。 由表 3可以
12、看出: 掺钢纤维可以提高 R C单向板的开裂荷 载, 钢纤维体积掺量为 】 _ O 时相比掺量为0 5 和 1 5 效果 要好; 掺钢纤维可以提高 R C单向板的屈服荷载, 钢纤维的掺量 对屈服荷载的提高程度影响不明显; 掺钢纤维可以提高 R C单 向板的极限荷载, 随着钢纤维体积掺量的提高, 极限荷载的提 高程度有增大的趋势。 2 2 变形和刚度 试验板在各级荷载作用下的挠曲线见图2图5 。掺不同 体积率钢纤维 R C板荷载一跨中挠度曲线与普通钢筋混凝土板 对 比见 图 6 。 4 k N 8 k N g 髓 摄 96 _| 装 横 截面 位置 m m 图 2 B 0板各级荷载下挠曲线 横截
13、面 位置ra m 图3 S F 0 5板各级荷载下挠曲线 0 2 l 4 6 8 l fi i 2 _雪 餐 横截面位置 ra m 图 4 S F 1 0板各级荷载下挠曲线 暴 挺 横 截面 位置 m 图 5 S F 1 5板各级荷载下挠 曲线 跨中挠度 ra m 图 6 不 同钢纤维掺量板荷载一 跨中挠度 曲线 从图2图6可以看出: 钢纤维 R C单 向板的刚度变化与 普通 R C单向板的刚度变化趋势是一致的, 其刚度变化过程共 分为 3个阶段, 阶段 I为混凝土开裂前的线性工作阶段, 阶段 为混凝土开裂至钢筋屈服, 阶段为钢筋屈服至构件不能再 承受荷载; 掺钢纤维板荷载一跨中挠度曲线包围的
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