陶粒混凝土梁的受剪性能及其承载力研究.pdf
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1、2 0 1 0年第 2期 4月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA C ONCRE T E AND C EME NT P RODUC T S 2 01 0 No 2 Ap r i l 陶粒混凝土梁的受剪性能及其承载力研究 翁晓红 ( 苏州科技学院 , 2 1 5 0 1 1 ) 摘要 : 为研究混凝土强度等级提 高后陶粒混凝土梁的受剪性能及其承载 力 , 进行 了 1 0根 高强陶粒混凝土 梁的抗剪试验 , 并 对 陶粒混凝土 梁的受力性能进行了分析。在对试验结果分析的基础上 , 提 出了集 中荷载作 用下陶粒混凝土梁斜截面受剪承载力 的 计算公式 ; 并应用 建筑结 构设 计统 一
2、标准 ( G B J 6 8 8 4 ) 的一 次二 阶矩法 , 对 该计算公式进行 了可靠度分析 。 分析结果表 明, 该计算 公式满足 建筑结构 可靠 度设计 统一标 准 ( GB 5 0 0 6 8 2 0 0 1 ) 的要求 。 关键词 : 陶粒混凝土梁 ; 受 剪性能 ; 受剪承 载力; 计算 公式 ; 可靠度 中图分类号 : TU 3 7 7 1 文献标志码 : A 文章 编号 : 1 0 0 0 - 4 6 3 7 ( 2 0 1 0) 0 2 7 1 0 4 0前 言 陶粒混凝土具有容 重轻 、 吸水率低 、 保温 、 隔热 、 均 匀性 比其他轻骨料 品种好 等特 点。 因此
3、 , 由其所 配制的 陶粒混 凝土 已成 为结构 轻骨料 混凝 土的主力 品种 , 在 桥梁 、 高层建筑等工程 中的应用 E l 益广泛 , 尤其适 用于 软土地 区的工程结构 。考虑 到轻骨料混凝土 品种 多且 各结构性能差异较 大等 问题 ,对 陶粒混凝土梁 的受 剪 性能进行专 门的研究 ,建立 陶粒混凝 土梁斜截 面受剪 承载力 的计算公式显得 十分必要 。本 文在试验研究 的 基础上 ,按照试验结果偏下线 的概念建立 了集 中荷载 作用 下陶粒混凝 土梁斜 截面受 剪承 载力 的计 算公式 。 但考虑到偏下线 只是一个定性 概念 , 没有定量指标 。 即 使按照通常认可 的具有 9
4、 5 保证率 的概念建立 的偏下 线公式【 1 , 因试验数据 离散程度等 因素 的影响 , 其可靠 度也可能大相径庭 。 因此 , 我们对按试验结果偏 下线建 立 的陶粒混凝土梁斜截 面受剪 承载力 计算公式进行 了 可靠度分析 , 探讨 了各 因素对可靠 指标 的影响规律 , 从 而为陶粒混凝土梁斜截面受剪承载力 的设 计计算提供 可靠 指标要 求的计算公式闭 。 1 集 中荷载作 用下陶粒 混凝土 梁抗剪 性能 的试 验研 究 首先收集 了 1 0 1 根陶粒混凝土梁抗剪 试验的数据 ( 其 中剪压破 坏 5 9根 、斜 拉破坏 1 4根 、斜压破坏 2 8 根 ) , 数据 主要 来源
5、 于 轻骨料 混凝 土结构技 术规程 嘲 的背景 资料 。由于背景资料 中的试验梁基本 都是 中低 强度 的 陶粒混 凝土试 验梁 , 同时考 虑到 规程 已将混 凝 土强度等级提 高到 L C 6 0 ,为 了研究 问题的全面性 , 本 文补充做 了 1 0 根 高强陶粒混凝土梁 的抗剪试验 。 1 0根 高 强陶粒 混凝 土试 验梁 的陶粒 选用 江 苏金 坛 某公 司生产 的 5 - 1 6 m m 连续 级配 的圆球 型 页岩 陶 粒 , 陶粒 的堆 积密 度为 9 2 5 k m 。 , 表 观密 度为 1 4 2 0 k g m , 筒压强度 1 0 - 3 M P a , 1 h
6、吸水率 3 9 , 空 隙率 3 1 。 1 0根 高 强陶粒 混凝 土梁 的抗剪 试验 同样 出 现剪 压破坏 、 斜拉破坏 和斜压破坏三种破坏形态 ( 其 中剪压 夸 r 窖妇 夸 船窜 - l 鲁 皓 r 夸 夸 , 奎 , 一 夸 r r 逝窜 专; 圣 , 奎 r r 童 r 窖 鸯; 圣 r 窜 - 毫 夸 夸 妇逝音 r 窜 , 专 一 一 些专 逝 r 宣k 结构体 系, 它与普通梁板结 构以及空心板结构相 比 , 具 有 明显的优越性 , 符合我 国大力 提倡 的绿色 、 环保 、 创 建节约型社会 的政策 , 经济 和社会效益 显著 , 此项新技 术可 以适 用于各类 多
7、、 高层 建筑 、 大跨度 大空 间建筑 、 大荷载建筑 、 人防建筑 , 具有广 阔的应用前 景。 参考文献: 1 】 济南坚构建筑技术有限公 司网梁楼盖技术 P , 2 0 0 5 2 】 李克翔, 李保梁 混凝土叠合构件箱: 中国, C N 1 7 7 3 0 4 9 P , 2 0 0 6 【 3 高娟, 李克翔, 张锡增 现浇钢筋混凝 土叠合箱 网梁格 构式 组合楼 盖试验研 究 c 第 l 4届全 国结构工程学术会议, 2 0 0 5 : 3 6 3 9 4 】 吴方伯, 汪幼林, 周绪红 混凝 土密肋 空心楼盖试 验研究叨 建筑科 学与工程学报, 2 0 0 6 ( 1 ) :
8、5 9 6 1 【 5 梁义, 苗吉军, 苏强, 叠合箱 网梁 楼盖的试验研究 J I 山西建筑, 2 0 0 9 ( 2 9 ) :3 4 6 李永康 , 马国祝, 李海 波 某 小学大跨度体育 馆网梁楼盖结构 设计 探讨 J J _ 山东 大学学报,2 0 0 8 ( 8 ) : 2 2 1 2 2 4 7 房海, 王明艳, 许正青 大跨度组 合式叠合箱 网梁楼盖施 工技术【 J 】 施工技术, 2 0 0 8 ( 7 ) : 7 5 7 7 收稿 日期 : 2 0 0 9 1 2 1 6 作者简介 : 刘建平 ( 1 9 7 0 一 ) , 女 , 硕士 、 副教授。 通讯地址 : 淄博
9、市 , 山东理工大学建筑工 程学 院 联系电话 : 1 3 9 6 4 3 7 2 3 9 8 E - ma U : l iu j p s d u t e d u c n 一 7l一 2 0 1 0年第 2期 混凝土与水泥制品 总第 1 7 2期 破坏 7根 、 斜拉破坏 1 根 、 斜压破坏 2根 ) 。 综合 1 O 根试验梁 以及收集到 的 1 0 1 根试验梁 ( 共 计 1 1 1 根试验梁 ) 的试验结果发现 , 陶粒混凝土 由于其 均匀性 和结构性能较其他 品种 的轻骨料 混凝土好 , 所 以陶粒混凝土梁 的受剪性能与普通混凝土梁的受剪性 能非常相似。影 响陶粒混凝土梁抗剪强度的
10、主要因素 与普通混凝 土梁相 同, 主要有 剪跨 比、 混 凝土强度 、 箍 筋 的配筋率及其强度 、 纵筋 的配筋率及其强度 、 以及截 面尺寸等 。破坏 特征和破坏形态也与普通混凝土梁的 相似 , 但破坏时的脆性 比普通混凝土梁稍为明显 。 试验 同时表明 ,条件相 同的陶粒混凝 土梁的抗 剪强度 比普 通混凝土梁的抗 剪强度 略低 ,但其试验数据的离散性 较普通混凝土梁小 。陶粒混凝土梁抗 剪强度偏低 主要 是 由于陶粒混凝 土梁剪压 区的抗剪能力及陶粒间的咬 合力较普通混凝 土差所造成 ,箍筋对 两种混凝土 梁的 贡献相同 。 众所周知,斜截面受剪承载力计算公式是以剪压 破坏为基础建立
11、的。 为此, 出于建立计算公式及其可靠 度分析的需要 , 汇总 I I 1 根试验梁中 6 6 根发生剪压破 坏试 验梁 的基本 参数 如下 :梁 宽 1 4 1 2 2 0 m m,梁 高 1 5 0 6 0 0 m m,剪跨比 1 O 0 4 0 2 ,立方体抗压强度 = 1 8 _ 3 8 6 7 5 MP a , 纵筋配筋率 0 8 - 4 O , 箍筋配箍率 0 1 l - 0 6 8 , 箍筋强度 2 2 8 3 - 6 2 1 7 MP a 。试验均为集 中加载。 2集中荷载作用下陶粒混凝土梁斜截面受剪承载力 的计算公式 根据 “ 陶粒混凝土梁的受剪性 能与普通混凝土梁 相似 ,
12、 而且影 响抗剪强度的因素相同。 ” 的试 验结论 , 在 普 通混凝 土梁受剪承载力计 算公式 的基础上 ,取集 中 荷载作用下 陶粒混凝土梁斜截面受剪承载力计算公式 的形式如下 : = b h 。 ( 1 ) 式 ( 1 )中, 为 陶粒混凝 土梁抗剪强度 的修正 系 数 , 可根据具有 9 5 保证率 的试验偏下线来 确定 , 用可 靠度分析加 以验证 。 按 9 5 的保证率来确定 值时 , 由 于式 ( 1 ) 的右边第 2项 ( 即箍筋项 ) 对 保证率 的分 析没 有影响 , 故为了方便 , 以下仅按混凝土项 , 即式 ( 1 ) 的右 边第 l 项进行 分析。 首先按材料强度实
13、测值求出箍筋项承担的剪力值 。 ,即式 ( 1 ) 中右边 第 2 项 h o 的值 。再将试验 中测得的试验梁的抗 剪强度 n 0 减去 , 即 : = 一 。 ( 2 ) 式 ( 2 )中 , “ 0 称 为混凝 土项 的受剪 承载力 实测 值 。 按 材料强度实测值计算式( 1 ) 中第 1 项的值 , 即 : 一 7 2一 = ( 3 ) 式 ( 3 )中, 称为混凝土项 的受剪承载力计算 值 。 当取 = 0 8 8 6时 , 6 6根剪 压破坏试 验梁 的混凝土 项受剪承 载力 的实测值 与计算值 的 比较见 图 1 。由图 l 可知 , 有 3 个数据小 于 1 0 , 即若取
14、0 8 8 6 , 则式 ( 1 ) 具有 9 5 5 的保证 率 , 满足通常认可 的斜截面 受剪承载力计算公式应具有 9 5 保证率的要求。 图 1 V 一 A关系 ( f = O 8 8 6 ) 因此 , 取 = 0 8 8 6 , 且 取 1 7 5 ( = 1 5 5代人式 ( 1 ) , 即 得到集中荷载作用下 陶粒混凝土梁斜截面受剪承载力 的计算公式 , 见式 ( 4 ) 。 T f d = b h 。 挚 ( 4 ) ,LT J 3 集中荷载作用下陶粒混凝土梁斜截面受剪承载力 计算公式的可靠度分析 构 件的可靠度是 由构件 的抗力 和荷载效应 的随机 性决定 的 ,而影响构件抗
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