大尺寸钢筋混凝土密肋薄腹梁抗剪性能试验.pdf
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1、第 3 1 卷 第 4期 2 0 1 4年 1 2月 建筑科 学与工程 学报 J o u r n a 1 0 f Ar c h i t e c t u r e a n d C i v i l E n g i n e e r i n g V o 1 3 1 NO 4 De c 2 0 1 4 文章 编号 : 1 6 7 3 2 0 4 9 ( 2 0 1 4 ) 0 4 0 0 0 1 O 6 大尺寸钢筋混凝土密肋薄腹梁抗剪性能试验 吴方伯 , 李 钧 , 邓利斌 , 岳建武 , 周绪红 。 ( 1 湖南大学 土木 工程 学院 , 湖南 长沙4 1 0 0 8 2 ; 2 中航建筑工程有 限公
2、司 , 湖南 长沙4 1 0 0 0 4 ; 3 重 庆大学 土木工程学 院, 重庆4 0 0 O 4 4 ) 摘要: 进行 了4根大尺寸钢筋混凝土密肋薄腹梁在集中荷载作用下的抗剪性能试验 , 对其主要 受力 过程 、 开裂荷载、 破坏特征及抗剪承载力进行 了对比分析。结果表明: 试验 密肋薄腹 梁的主要 受力 过程及破坏特征与普通有腹筋梁相似 ; 有预制底板的试件开裂荷载和极限荷栽 比无预制底板的试 件 大 , 预 制底 板 的存在 还提 高 了试件 的抗 弯刚度和 整体 工作 性 能 ; 通过 分析 4根 试件 抗 剪承载 力试 验 结果及 破 坏特征 可知 , 受剪箍 筋 能否得 到 充
3、分利 用 , 在 很 大程度 上取 决 于主斜 裂缝 的位 置及 倾 角 等 因素 ; 通过承载力的试验值与各主要规 范计算值进行对比可知 , 由于各规 范考虑 因素及侧重程度 不同, 抗剪承载力计算值相差较 大, 中国规范和德 国规 范计算值与试验值 比值最小, 美国规 范和英 国规 范比值 最 大。 关键词 : 钢筋混凝土; 密肋薄腹梁; 抗剪性能; 开裂荷载 ; 极限荷载 ; 破坏特征 中图分 类号 : T U3 7 8 1 文献标 志 码 : A Ex p e r i me nt o n S h e a r Be h a v i o r o f La r g e s i z e Re
4、i nf o r c e d Co n c r e t e M u l t i - r i b b e d Thi n W e b Be a rn s W U Fa n g b o ,LI J u n ,DENG L i b i n ,YUE J i a n Wu ,Z HOU Xu h o n g , 。 ( 1 S c h o o l o f Ci v i l En g i n e e r i n g ,H u n a n U n i v e r s i t y ,C h a n g s h a 4 1 0 0 8 2,Hu n a n,Ch i n a ;2 CI TI C Co n s
5、 t r u c t i o n Co,Lt d ,Cha n gs h a 4 1 0 0 04,H u na n,Chi na;3Sc h oo l o f Ci vi l Engi ne e r i ng,Ch on gq i n g Uni v e r s i t y, Ch o n g q i n g 4 0 0 0 4 4,Ch i n a ) Ab s t r a c t :The e x pe r i m e nt o n t h e s he a r b e ha v i or o f f o ur l a r g e s i z e r e i nf or c e d c
6、o nc r e t e m ul t i r i b be d t h i n we b b e a m s un de r c o nc e nt r a t e d l o a di ng wa s c a r r i e d out , t he f o r c e pr o c e s s e s o f b e a r i n g c a pa c i t y, c r a c ki n g l oa d, f a i l ur e c ha r ac t e r i s t i c a nd s h e a r c a p a c i t y we r e c o m p a r
7、 a t i v e l y a n a l y z e d Th e r e s ul t s i nd i c a t e t h a t t he f o r c e pr oc e s s of be a r i ng c a pa c i t y a nd f a i l u r e c ha r a c t e r i s t i c o f t h e m u l t i r i bbe d t hi n we b b e a ms i S s i m i l a r t O t ha t o f n or ma I b e a ms wi t h we b r e i n f
8、o r c e me n t Th e c r a c ki ng l o a d a n d ul t i m a t e l o a d of t he s pe c i me n wi t h p r e c a s t f l o o r a r e l a r ge r t ha n s p e c i m e n wi t h ou t p r e c a s t f l o o r Th e f l e x ur a l s t i f f ne s s a nd o v e r a l l o pe r a t i ng pe r f o r m a n c e o f t h
9、 e s p e c i me ns a r e i mpr o v e d by pr e c a s t f l o or Thr ou gh t he a na l y s i s of s he a r c a pa c i t y o f f ou r s pe c i me ns e x pe r i me n t v a l u e s a n d f a i l u r e c ha r a c t e r i s t i c ,i t i s ob t a i n e d t h a t whe t he r t he s he a r s t i r r up b e f
10、u l l y ut i l i z e d,d e p e n ds o n t he l o c a t i o n a nd t he a ng l e o f d i a g o na l c r a c k t o a gr e a t e xt e nt The c o m p a r i ng of u l t i ma t e s he a r c a p a c i t i e s o f e x pe r i m e nt v a l u e s a nd t h e c a l c ul a t e d v a l ue s a c c o r d i n g t o v
11、 a r i o us c o d e p r ov i s i on s i nd i c a t e t ha t du e t O t he ma i n f a c t o r s o f c o de i n s o me c o un t r i e s on di f f e r e nt l e ve l s , t he c a l c ul a t e d v a l ue s o f s he a r c ap a c i t y a r e n o t t he s a me The me as ur e d t o c a l c u l a t e d r a t
12、i o o f s he a r 收稿 日期 : 2 0 1 4 - 0 9 1 5 基金项 目: 国家 自然科学基金项 目( 5 1 2 7 8 1 7 9 ) ; 长沙市科技计划重点项 目( K1 2 0 5 2 2 9 1 1 ) 作者简介 : 吴方伯( 1 9 5 4 一 ) , 男 , 湖南长沙人 , 教授 , 博士研究生导师 , 工学硕士, E ma i l : w f b p r o f 1 6 3 c o rn。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 建筑科 学 与工程 学报 2 O 1 4年 c a pa c i t y i s mi ni mu
13、m by Chi ne s e c o d e a nd Ge r ma ny c o de,a n d t he r a t i o i s ma xi mu m by Ame r i c a n c o de a n d U ni t e d Ki ngd o m c od e Ke y wo r d s:r e i nf o r c e d c o nc r e t e;m u l t i r i bb e d t hi n we b b e a m ;s he a r be h a v i o r;c r a c k i ng l oa d;u hi ma t e l o a d:f
14、a i l u r e c h a r a c t e r i s t i c 0 引 言 随着大型起重 、 运输机械 的应用, 钢筋混凝土楼 盖特别是室外地下车库 、 大型仓储厂房 、 工业厂房等 楼盖所承受的移动集 中荷载越来越大 , 同时此类房 屋楼 盖 的跨度 也在 不 断增大 。本 文所研 究 的密肋 薄 腹梁主要用于此类 大荷载 、 大跨度 的工业 与民用建 筑 楼盖 结构 中 , 楼 盖 主要 由现 浇顶 板 、 现浇 密肋 和空 心箱体组成 , 当楼盖厚度尺寸较大时, 可以将楼盖中 的现浇密肋看成密肋薄腹梁, 而对于此类密肋薄腹 梁 的斜 截面 抗剪 问题 , 各 国鲜 见相
15、关 研 究 报 道 。 中 国相关 技术 规程 装 配 箱混 凝 土 空 心 楼 盖结 构 技 术 规 程 ( J G J T 2 0 7 2 0 1 O ) l_ 1 、 现 浇 混 凝 土 空 心 楼 盖技 术 规 程 ( J G J T 2 6 8 2 0 1 2 ) 规 定 其 抗 剪 承 载 力应按 现 行 国家 标 准 混凝 土结 构设 计 规 范 ( GB 5 0 0 1 0 2 0 1 O ) ( 以下简称 中国规 范) 的相关规 定进 行 计 算 , 但 是 文献 3 , E 4 2 中 的研究 表 明 , 中 国规 范 公 式 也存 在 截 面 尺 寸 效 应 考 虑 不
16、足 和 纵 筋 率 小 于 1 0 的情 况下 可能 偏 于 不 安 全 等 问题 。对 于 本 文 所研究的大尺寸钢筋混凝土密肋薄腹梁的斜截面抗 剪 问题 , 采用 中国规 范抗 剪 承 载 力 计 算公 式 的安 全 性 和适用 性值 得 进行 研 究 。基 于此 , 本 文 进 行 4根 大 尺寸钢 筋混 凝土 密肋 薄腹 梁在 竖 向集 中荷 载作 用 下 的受 剪性 能试验 , 并 对试 验结 果进 行对 比分 析 。 1 试 验概 况 1 1 试 件 设计 与制 作 试 验设计 了 4根大 尺寸 钢筋 昆 凝 土密 肋薄 腹梁 试 件 , 现浇 试件 和预 制 底 板混 凝 土设
17、计 强 度 等 级均 为 C 3 5 , 密肋薄腹梁纵向受力钢筋 、 箍筋以及预制底 板 受力 钢 筋均 采 用 HR B 4 0 0三级 钢 筋 , 现浇 顶 板采 用 HP B 3 0 0一级钢筋 , 空心箱体侧壁采用 1 0 mm厚 硅 钙 板 , 试 件 设 计 的基 本 参 数 见 表 1 , 试 件 平 面 布 置 、 尺 寸及 配筋 见 图 1 , 其 中 , a为肋 梁 宽 度 , b为箱 体高度 , c 为肋梁高度。 1 2材料 力学 性能试 验 试 件 在 湖南 大 学 建筑 结 构 实 验室 内制 作 完成 , 试件浇筑时现场制作 3个标准混凝土立方体试块 , 其均在室内
18、 自然条件下养护 , 试验前对混凝土立方 体 试块 进行 混凝 土 强度 试 验 , 试 验 结 果 及 相 关 强 度 换算 结 果 见 表 2 , 同时 对试 件 中 采用 的钢 筋 进 行 材 性 试验 , 结 果见表 3 。 1 3 测点 布 置与加 载方 案 在 试件 跨 中 、 四分 点及 支座 部位 布置 百分 表 , 量 表 1试 件 基本 参 数 Ta b 1 Ba s i c Pa r ame t e r s o f Sp e c i me n s 试件 长度 试件宽度 计算跨度 肋梁宽度 肋 梁高度 截 面有效 纵筋配筋 试件及加载设 试件编号 剪跨 比 跨高 比 配箍率
19、 高度 mm 率 备 自重 k N MI 一 1 2 3 0 O 1 1 0 o 2 1 0 0 1 o o 5 O0 4 5 6 5 2 3 O 4 6 0 0 1 4 2 i 0 7 5 6 1 6 6 O KXB 一 1 2 3 0 0 l 1 O 0 2 1 O 0 l O O 5 O O 45 6 5 2 3 0 4 6 0 0 1 4 2 1 0 7 5 6 1 9 3 4 KXB一 2 2 3 0 0 1 1 O O 2 1 O 0 1 0 O 7 00 6 56 5 1 6 O 3 2 O 0 1 4 2 0 7 4 7 9 2 3 2 4 KXB 一 3 2 3 2 O 1
20、1 4 0 2 1 2 O 1 2 O 7 00 6 56 5 1 6 O 3 2 3 0 1 4 8 0 6 2 3 3 2 6 2 5 试 件 平 面布 置 3 0 3 O 型 90 0+2 a 一 1 1 截 面 一 1 l 0 0 +a 2 - 2 截 面 图 1 试 件 平 面 布 置 、 尺 寸 及 配 筋 ( 单 位 : mm) F i g 1 P l a n e L a y o u t ,Di me n s i o n a n d Re i n f o r c e me n t o f S p e c i me n s( Un i t : mm) T 学兔兔 w w w .x
21、u e t u t u .c o m 第 4期 吴方伯 , 等 : 大尺寸钢筋混凝土密肋薄腹 梁抗 剪性能试验 3 表 2 混凝土材性试验结果 Ta b 2 Ex pe r i me nt Re s u l t s o f M e c h a ni c a l Pr o pe r t i e s o f Co nc r e t e 设 计混凝土 立方体抗 压 轴 心抗 压强 抗拉强 度 试 件编号 强度等级 强度 MP a 度 MP a MP a M L一 1 C3 5 3 6 8 7 2 4 6 6 2 2 9 KXB 一 1 C3 5 3 7 3 6 24 9 9 2 3 1 KXB 2
22、C3 5 40 6 2 27 1 7 2 4 2 KXB 3 C3 5 41 40 27 69 2 4 4 表 3钢筋 材性试验结果 Ta b 3 Exp e r i me n t Re s ul t s o f M e c h an i c a l Pr o pe r t i e s o f Re i nf o r c i ng St e e l s 直径 屈服强度 极限强度 延伸率 弹性模量 类型 钢筋类型 mm M Pa M Pa GPa HPB3 0 0 6 2 9 7 O 9 5 0 3 6 4 2 7 3 2 1 O 普通 HRB 4 0 0 6 4 7 6 7 6 6 6 2 O
23、 8 2 1 7 2 0 0 热轧 HRB4 0 0 1 2 4 8 3 1 2 5 7 6 4 9 3 O 6 2 0 0 钢筋 H RB4 O 0 2 5 4 3 3 5 1 5 8 7 9 7 2 5 1 2 O O 注 : 钢 筋 买 测 强 度 和 延 伸 率 均 采 用 3 个 试 件 的 平均 值 。 测试件各测点挠度 , 挠度测点 B 1 B 1 0布置如图 2 所示 。在试件跨 中纵筋、 剪跨 区箍筋上粘贴应变片 量 测钢 筋应 变变 化情 况 ; 在试 件跨 中截 面 、 空 心箱 体 预制 底 板等 部位 布置 混凝 土应 变 片量测 各测 点混 凝 土应 变 变化情 况
24、 ; 采用 裂缝 观测 仪 量测 裂缝 宽度 。 图 2挠 度 测 点 布 置 ( 单 位 : mm) F i g 2 La y o u t o f De f l e c t i o n Me a s u r i n g P o i n t s( Un i t : mm) 试 验 加 载 按 照 混 凝 土 结 构 试 验 方 法 标 准 ( G B T 5 0 1 5 2 - 2 0 1 2 ) 的规定进行 。在正式 加载前 , 为检查测 量仪器及加 载设备 的工作状 态 , 首 先进 行预 加载。正式加载时, 每级荷载加载 1 O 1 5 mi n , 待试 件 的变 形 、 裂 缝 发展
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