活性粉末混凝土梁斜裂缝宽度影响参数探析.pdf
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1、收稿日期:20151201; 修回日期:20151215 基金项目:国家自然科学基金(51368013) 作者简介:金凌志(1959),女,教授,研究方向为预应力与新型混凝土 材料结构,E鄄mail:jlz-5904163. com。 通信作者:温晴(1991),女,硕士研究生,E鄄mail:alwenq163. com。 第 60 卷摇 第 7 期 2016 年 7 月 铁 道 标 准 设 计 RAILWAY摇 STANDARD摇 DESIGN Vol. 60摇 No. 7 Jul. 2016 文章编号:10042954(2016)07009405 活性粉末混凝土梁斜裂缝宽度影响参数探析 金
2、凌志, 温摇 晴 (广西岩土力学与工程重点实验室, 桂林理工大学,广西桂林摇 541004) 摘摇 要:为了分析剪跨比、配箍率、钢纤维体积率和纵筋率等不同参数对试验梁斜裂缝宽度的影响,进行 4 组 11 根 HRB500 级钢筋活性粉末混凝土简支梁的抗剪试验研究,并提出其最大斜裂缝宽度计算的建议公式。 研究结果表 明: 剪跨比、钢纤维体积率、配箍率和纵筋率都对试验梁的斜裂缝宽度有一定的影响,剪跨比越小,试验梁的斜裂缝 宽度越小;配箍率、钢纤维含量和纵筋率越大,试验梁的斜裂缝宽度越小;其中钢纤维体积率的影响最为明显。 基 于普通钢筋混凝土梁斜裂缝宽度计算公式构建的修正公式,可为 HRB500 级
3、钢筋活性粉末混凝土简支梁的抗剪计 算提供些许参考。 关键词:HRB500; 活性粉末混凝土梁; 影响参数; 斜裂缝宽度 中图分类号:U444摇 摇 文献标识码:A摇 摇 DOI:10. 13238/ j. issn. 1004-2954. 2016. 07. 022 Research on Parameters Influencing Crack Width of Reactive Powder Concrete Beam JIN Ling鄄zhi, WEN Qing (Guangxi Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engine
4、ering College of Civil Engineering and Architecture, Guilin University of Technology, Guilin 541004, China) Abstract: In order to analyze the influence of different parameters, such as shear span ratio, stirrup ratio, steel fiber volume ratio and longitudinal reinforcement ratio on the shear crack w
5、idth of the test beam, shear tests of 4 groups of 11 HRB500 grade reinforced concrete simply supported beams are studied, and the proposed formula for calculating the width of the maximum shear crack is put forward. The research results show that shear span ratio, stirrup ratio, steel fiber volume r
6、atio and longitudinal reinforcement ratio all have certain effects on the shear crack width of the beam. The smaller the shear span ratio, the smaller the shear crack width of the test beam. The bigger the stirrup ratio, steel fiber volume ratio and longitudinal reinforcement ratio, the smaller the
7、shear crack width of the test beam. The effect of steel fiber volume fraction is especially obvious. The modified formula based on the calculation formula for the shear crack width of ordinary reinforced concrete beam may provide some references for the shear calculation of HRB500 Grade Reinforced r
8、eactive powder concrete simply supported beam. Key words: HRB500; Reactive powder concrete; Influencing parameters; Shear crack width 摇 摇活性粉末混凝土1 4(简称 RPC,Reactive Powder Concrete),由 20 世纪末法国科学家5研制出来,通过 组成材料的去粗骨料、细度和活性性能,以强度高、韧 性强、耐久性高和耐高温性好等优越性能,引起国内外 学者的高度重视。 美国联邦高速公路管理局(FHWA)6 测试了 1 根 24 m 长的预应力
9、RPC 梁的力学性能,表 现出了良好的力学性能和变形能力。 北京工业大学邓 宗才等7通过 6 根 T 形梁的抗剪试验,将试验值与压 力场理论值进行了比较,并对压力场理论进行了改进。 徐海兵、邓宗才等8还根据剪跨比、配箍率、预应力水 平 3 种参数变化,进行 9 根超高性能纤维混凝土梁抗 剪性能试验,研究表明,抗剪承载力随剪跨比的增大而 减小,随预加力、配箍率的增大而增大。 金凌志、何 培9等对 4 根不同强度等级纵筋和箍筋率的 RPC 简 支梁进行抗剪试验,得出箍筋率对高强钢筋 RPC 简支 梁斜裂缝宽度的影响比较明显,并导致试验梁发生不 同形态破坏的结论。 此外,北京交通大学、湖南大学等 许
10、多高校都对 RPC 材料及抗剪梁进行了大量相关研 究10 11。 但是有关多参数对高强钢筋 RPC 简支梁最 大斜裂缝宽度的系统研究目前还比较少见,本文通过 4 组 11 根不同参数的高强钢筋 RPC 简支梁的抗剪试 验研究,比对分析剪跨比、钢纤维体积率、配箍率和配 筋率等不同参数对试验梁最大斜裂缝宽度的影响程 度,并提出了高强钢筋 RPC 简支梁的斜裂缝宽度计算 的建议公式,为高强钢筋 RPC 构件的抗剪设计提供 参考。 1摇 试验概况 试验共设计了 4 组 11 根试验梁,立方体抗压强度 fcu=127 MPa,轴心抗压强度 fc=117 MPa,立方体劈裂 强度 fts=9郾 19 MP
11、a,钢纤维采用平直钢纤维,直径为 0郾 15 0郾 2 mm,长径比 65 87,抗拉强度2 000 MPa。 梁截面尺寸均为 b伊h=150 mm伊250 mm,L=2 200 mm, 主要参数为剪跨比(1郾 5、2郾 2、3郾 0)、箍筋率(0郾 17%、 0郾 25%、0郾 58%)、配筋率(4郾 43%、6郾 39%、8郾 04%)、 钢纤维体积率(0%、1%、2%、3%)等,详见图 1 和表 1。 为确保简支梁受剪先于受弯破坏,根据计算布置了 足够的纵向钢筋。 图 1摇 试验梁详图(单位:mm) 摇 表 1摇 RPC 试件基本情况 试件编号剪跨比(姿) 箍筋等级间距 配箍率 (籽sv
12、) / % 纵筋 纵筋率 (籽) / % 钢纤维含量 (vf) / % Vcr/ kNVu/ kN破坏形态 L11郾 51准645004准256郾 582101郾 0656郾 0斜压破坏 L22郾 20准645004准256郾 582220郾 0356郾 0剪压破坏 L33郾 02准645004准256郾 582120郾 0335郾 0主要斜拉破坏 L42郾 20准62250郾 174准256郾 582100郾 7419郾 3剪压破坏 L52郾 20准61500郾 254准256郾 582100郾 3430郾 9剪压破坏 L62郾 20准6650郾 584准256郾 582100郾 3426郾
13、 3弯曲破坏 L72郾 20准645004准254郾 432140郾 8300郾 0剪压破坏 L82郾 20准645004准258郾 042221郾 8425郾 0剪压破坏 L92郾 20准645004准256郾 58081郾 7116郾 0斜拉破坏 L102郾 20准645004准256郾 581151郾 5249郾 0剪压破坏 L112郾 20准645004准256郾 583251郾 4415郾 0剪压破坏 摇 摇 注:Vcr为试件斜裂缝出现时的剪力值;Vu为试件斜截面破坏时的剪力值。 59第 7 期金凌志,温摇 晴活性粉末混凝土梁斜裂缝宽度影响参数探析 摇 摇 试验采用门式反力架静力加载
14、方案,加载方式为 两点对称集中加载。 加载设备采用量程为1 500 kN的 液压千斤顶加载系统,主要由储油箱、高压油泵、液压 加载器、测力装置和阀门等配件,通过高压油管连接而 成, 试验现场照片见图 2。 图 2摇 RPC 试验梁加载装置 摇 2摇 斜裂缝宽度主要影响因素分析 2郾 1摇 破坏形态 试验梁 L1 L3 都是无腹筋梁,L1 的剪跨比为 1郾 51,承载力达 656 kN,Vu/ Vcr=6郾 5,在支座与加载点 之间呈现多条近似平行的斜裂缝,最后斜裂缝形成 “短柱冶 被压碎。 L2 的剪跨比为 2郾 2 比较适中,Vu/ Vcr=1郾 62,剪跨区微裂缝不多,临近破坏时其中一条斜
15、 裂缝发展成临界裂缝,发生剪切破坏,外观上与普通混 凝土梁的剪压破坏相差不大,但试验梁在丧失承载能 力时, 剪压区 RPC 并未出现明显被压碎的现象。 L3 虽然剪跨比 姿抑3,其破坏外观和普通混凝土梁的 斜拉破坏外观类似,有斜拉破坏的趋势,但 Vu/ Vcr= 2郾 8,斜裂缝出现后,并没有很快形成临界斜裂缝,斜 裂缝倾角明显小于斜压和剪切破坏的梁。 L6 因为箍 筋比较多,抗剪能力大于抗弯能力,发生了弯曲破坏。 L9 未掺钢纤维,没有桥架作用,其开裂剪力和极限承 载力明显小于其他梁,当荷载加至 232郾 5 kN 时,突然 发出“蹦冶的一声,试验梁宣告破坏,最终形成 1 条宽 度达 3郾
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