再生混凝土梁抗弯刚度的退化规律.pdf
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1、2 0 1 3 年 第 7 期 (总 第 2 8 5 期 ) Nu mb e r 7 i n 2 01 3( To t a 1 No 2 8 5) 混 凝 土 Co nc r e t e 理论研究 THE0RETI CAL RES EARCH d o i : 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 3 0 7 0 0 0 再生混凝土梁抗弯刚度的退化规律 雷斌 佰 。晏育松 他,肖建庄 ( 南 昌大学 a 建筑工程学院;b 基础建设处 ,江西 南 昌 3 3 0 0 3 1 ;2 同济大学 建筑T程系 ,上海 2 0 0 0 9 2 ) 摘要: 首先理
2、论推导黏结性能退化前后再生混凝土梁抗弯刚度 的计算方法 , 在此基础上提出了简化计算方法 , 然后用试验结 果对此方法的准确性进行验证 , 最后对再生混凝土抗弯刚度的退化规律进行了研究分析。 结果表明, 按提 H 的方法计算得到的刚 度值与试验得到的刚度值很接近, 且基本上偏于安全的一侧。 提出的方法能较好地反应黏结性能退化后钢筋应变不再符合平截面 假定 , 梁抗弯刚度的降低经历了先慢一 后快一 再慢等客观情况。 关键词: 再生混凝土梁 ;抗弯刚度 ;黏结性能;退化 中图分类号: T U 5 2 8 0 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 7 0 0 0 0 0 0 De g r a d a t i o n l a w o f be nd i n g s t i ffn e s s o f r e c y c l e d c on c r e t e b e a m s LEI Bi n , YAN Yu s o n glb XI A0 J i a n z hu a n g ( 1 a De p a r t me n t o f Bu i l d i n g E n g i n e e r i n g; b De p a r tme n t o f C a p i t a l C o n s t r u c t i o n
4、 , Na n c h a n g Un i v e r s i t y , Na n c h a n g 3 3 0 0 3 1 , C h i n a ; 2 D e p a r t m e n t o f B u i l d i n g E n g i n e e r i n g , T o n g fiU 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 ) Abs t r a c t : Fi r s t l y, t he t he o r e t i c a 1 c a l c ul a t i o n me
5、t ho d o f be n di n g s t i f f n e s s of r e c y c l e d c o nc r e t e be a ms wa s e s t a b l i s h e d On thi s b a s i s the s i mp l e c a l c ul a t i o n me t h o d wa s c o n c l u de d, a n d t h e n i t s a c c u r a c y wa s t e s t e d b y e x pe r i me n t a l r e s ul t s Fi n a l
6、l y, the de g r a d ati o n l a w of be nd i n g s t i f f n e s s o f r e c y c l e d c o nc r e t e b e a ms wa s s t u di e d Th e r e s ul t s s h owe d t ha t the c a l c u l a t e d r e s ul t s b y u s i n g t h e me t h od pr e s e n t e d we r e s a t i s f a c t o r y wi th t h e c o r r e
7、 s p o nd i n g t e s t r e s ul t s a nd b a s i c a l l y i nc l i n e d t o the s i d e o f s a f e t y Th i s me t h od c o u l d r e s po n d t o t h e a c tua l s i tua t i o n t h a t t h e pl a n e s e c t i o n n o l o ng e r r e ma i n s p l a ne a fte r d e g r a dati o n o f bo n d p e r
8、 f o r ma n c e a n d t h at t he d e g r a da t i o n o f be a m be n di n g s t i f f ne s s we n t t h r o u g h a pr o c e s s o fs l o w f a s t s l o w K e y wor d s : r e c y c l e d c o n c r e t e b e a m ; b e n d i n g s t i f f n e s s ; b o n d i n g b e h a v i o u r ; d e gra d a t i
9、o n ( ) 引言 同强度等级的再生混凝土梁与普通混凝土梁的抗弯承 载力基本相等 。 但从本课题组兰阳【 1 和国内外其他 学者2 - 7 的试验结果来看 , 再生混凝土梁的变形 ( 挠度和裂缝宽度 ) 较普通混凝土梁降低较大 。 再生混凝土的弹性模量和抗拉 强度低 于同强度等级的普通混凝土 , 是造成这一结果 的主 要原 因。 黄清 1 、 宋新伟 【2 _ 、 兰阳3 等对再生混凝土梁抗弯 刚 度进行 了一些研究 , 均是在 G B 5 0 0 1 0 -2 0 0 2 ( 混凝土结构 设计规 范 中普通混凝 土梁抗弯刚度计算公式 的基础上 除 以一个大 于 l 的折减 系数 ( 1 2
10、 - 1 5 ) 而得 到再 生混凝土梁 抗弯刚度计算公式 。 但 由于他们各 自的试验梁数量有限 , 在此基础上 回归得到 的折减 系数 的准确性 还值得进一步 研究 , 同时这种方法也缺乏严谨 的理论依据 。 已有的试验结果表明, 黏结性能退化对梁的抗弯刚度 的影响很大。 如文献 8 指出 , 若只考虑钢筋截面损失 , 并取 钢筋应 变不均 匀系数 , 按 G B 5 0 0 1 0 -2 0 0 2 ( 混凝土结构设 计规范 计算 的刚度值仍可能偏高 1 5 左右。 王庆霖等 9 1 对 无黏结梁的模拟试验结果表明 , 仅黏结力丧失可使梁在使用 阶段的刚度降低达 4 0 。 关于黏结性能
11、退化后普通混凝土 梁抗弯刚度 的计算方法 , 大多是对现有 混凝土结构设计规 范 中给出的抗弯刚度计算公式中的钢筋应变不均匀系数进 行修正 , 以考虑黏结性能退化对梁刚度 的影 响, 而修正系数 可以通过 A NS YS 分析或者试验反推得到 , 如文献 1 0 1 3 。 文献 1 4 提 出假设在裂缝 间距 内钢筋应变和 中和轴高度沿 传递长度是线性分布的 , 从而推导得到黏结性能退化后梁 的平均抗弯刚度 。 有关黏结性能退化后再生混凝 土梁的抗 弯刚度方面的研究还未见文献报到。 由此可见 , 开展再生混 凝 土梁抗 弯刚度退化规律的系统研究很有必要。 1 理论推 导 随着黏结性能逐渐退化
12、的加剧 , 梁的受夸 l生 能介于黏结 完好梁和完全无黏结 梁两种极限状态之间。 根据黏结性能 的退化程度建立黏结性能退后梁截面的变形协调关系f l 5 l : 。 。_ g 否 h o - x ( 1 ) 收稿 日期 :2 0 1 3 0 l 一 1 9 基金项目: “ 十一五” 国家科技支撑计; t ( 2 0 0 8 B A K 4 8 8 0 3 ) ; 江西省青年科学基金( 2 0 1 1 4 B A B 2 1 6 0 0 9 ) ; 江西省教育厅 技计戈 j ( 2 0 1 0 B A K 4 8 8 0 3 ) 1 式 中 :3 1 时 ,g = 【 争 ( 1 B ) ( 受
13、 集 中 荷 载 时 ) ,g = 【 丁2 + ( 受均布荷载时) ; 卢 1 时, g = l 。 卢为黏结强度强度降低系 数 , 为退化后的黏结强度 ( ) ( 括号内 表示钢筋锈蚀率 ) 与退化前的黏结强度 ( 0 ) 之 比。 假定受压区按照三角形应力分布( 图 1 ) , 则有 : h o = h o - ( 2 ) 式中 : 裂缝截面间平均内力臂系数。 c 。 ( 图 1 正 常使 用 阶段 锈蚀钢 筋混凝土截 面的 平均应变 和应力分 布图 由式( 2 ) 得到: x = 3 h 。 ( 1 一 ) ( 3 ) 根据力的平衡 : 0 5 。 6 孑 A + 1 Rf b ( h
14、 o - x 。 ) ( 4) 将 否 代人式( 4 ) , 得到 : : 至 墨 + ! ! 二 翌 2 f 5 1 。 1 5 6 。 ( 1 ) 。 1 5 E c ( 1 一 ) 、 根据力矩 的平衡 : l l : = 否 E A 0 + M。 ( 6 ) s c = ( 7 ) 式中: 幔考虑裂缝间混凝土参与受拉而承担的外弯矩。 可通过式( 8 ) 计算 : M:K- Rr b h z h K R r6 争 击 寺 R b h ( ) 式中: K 尺 裂缝间混凝土的平均拉应力 ; R 混凝土的抗拉强度 ; K 。 降低系数。 K 。 随外荷载的增加和裂缝的开展而逐步降低, 其值在
15、0 2 0 8之间 1 6 3 。 联立方程( 1 ) ( 8 ) 解得瓦 , 否 。 , , 。 刚度 B即 由下式 可求得 : 曰 : : 墼 ( 9 ) sc xc 。 2 简化计算方法 上述给出的黏结性能退化后梁的抗弯刚度计算方法, 在 解方程( 1 ) ( 8 ) 时比较复杂 , 可以有以下的简便计算方法。 通过分析文献 8 1 4 的试验结果分析得出, 在正常使 用状态下再生混凝土梁的 。 值为 0 2 5 , 裂缝间受拉区再生 混凝土混凝 土承受的力与钢筋所承受的力之 比为 0 2 0 。 通 过对文献 6 , 1 7 一 l 8 的试验结果分析得出, 在正常使用状态 下普通混凝
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