钢筋混凝土无粘结梁受弯性能试验研究

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 钢筋混凝土无粘结梁受弯性能试验 研究 摘要：通过对两根无粘结钢筋混 凝土梁和一根普通钢筋混凝土梁进行试 验研究。对比了无粘结钢筋混凝土梁和 普通钢筋混凝土梁中的钢筋应变的变化 情况，裂缝开裂情况以及挠度变化情况， 从而分析了粘结对钢筋混凝土梁受弯性 能的影响。试验结果表明，粘结对钢筋 混凝土结构有影响。 中国论文网 /2/view-12911386.htm 关键词：钢筋混凝土无粘结梁； 裂缝；挠度；应变 钢筋和混凝土是两种物理力学性 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 能很不相同的材料，它们能有效地结合 在一起共同工作的原因之一就是混凝土 硬化后，钢筋和混凝土之间存在粘结力， 使两者之间能传递力和变形，因此粘结 力是使这两种不同性质的材料共同工作 的基础。然而在这里我们提出一种设想： 在钢筋混凝土梁中受拉钢筋和混凝土之 间如果不存在粘结作用，其力学性能是 否与普通钢筋混凝土梁相同？论文就针 对这一问题进行了研究。 1 钢筋混凝土梁试验 1.1 试件设计 本次试验根据规范设计了三根适 筋简支梁，其中 L-1 和 L-2 为无粘结梁， L-3 为有粘结梁。试件参数完全相同， 具体截面形式，跨度及配筋情况如下： 截面尺寸：150mm300mm 长度：2900mm 混凝土强度等级：C30 受压钢筋：HPB235210 受拉钢筋：HRB335316 箍筋：HPB2358100 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 1.2 试件制作 为了保证受拉钢筋与混凝土之间 不存在粘结，L-1 和 L-2 绑筋时在所有 受拉钢筋跨中一米范围内套上塑料软管， 并将两端与钢筋之间的缝隙用环氧树脂 密封，之后再浇筑混凝土。这样既保证 了足够的钢筋锚固也使纯弯段钢筋和混 凝土之间没有粘结，满足了试验要求。 试验采用 C30 混凝土，在浇筑试 件混凝土的同时，制作了立方体试块， 与试件同条件养护并于试验前做强度测 试，以此值作为试件的实际强度值，最 后换算成抗压强度标准值，见表 1。 试验用钢筋为普通热轧钢材，同 样通过试验测定其性能。实测强度指标 见表 2。 1.3 试验方法及量测方案 为了着重研究梁正截面受力和变 形的变化规律，采用三分点加载，梁支 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 座简支的加载装置，见图 1。 在整个试验过程中，按荷载控制 分级加载，开裂前每次荷载增加 10KN，持荷 3-5 分钟；开裂后，破坏前 每次荷载增加 20KN，持荷 3-5 分钟； 接近破坏每次荷载增加 10KN，持荷 3-5 分钟。加载直到荷载下降至峰值点的 85以后。 根据试验目的，分别在梁跨中和 三分点处设置百分表量测挠度的变化； 梁上集中荷载通过荷载传感器量测；钢 筋应变片在主筋的跨中位置，三分点处 以及三分点处的箍筋上分别设置。 2.1 试验现象 L-1 当荷载加至极限荷载的 20 左右时跨中混凝土开裂，并迅速延伸到 一定高度，之后随荷载的增加裂缝长度 发展缓慢，而宽度发展逐渐加快，直到 加载至极限荷载的 70左右时，在靠近 三分点的纯弯段内才相继出现两条细小 的裂缝，并且发展缓慢。随着荷载的增 大，跨中主裂缝宽度越来越大，上升到 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 三分之二截面高度时裂缝分叉向水平方 向发展，当荷载增加到极限荷载的 90 左右时，混凝土表面出现斜裂缝。继续 加载混凝土受压区逐渐压碎，构件进入 破坏阶段。主裂缝宽度最终达到 6mm。 L-2 的破坏过程类似于 L-1，只 是主裂缝出现的位置不同，并且 L-2 在 接近破坏时才出现斜裂缝。主裂缝宽度 最终达到 7mm。 L-3 当荷载加至极限荷载的 25 左右时靠近跨中的混凝土开裂，并快速 延伸到一定高度，加载至极限荷载的 3040左右时，混凝土纯弯段其它 部位也逐渐出现细小的裂缝，之后这些 裂缝发展较缓慢，直到加载至极限荷载 的 60左右时，逐渐形成两条主裂缝， 随着荷载的增加，两条主裂缝在二分之 一截面高度以下的宽度发展较快，并且 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 在主裂缝周围出现附加裂缝。加载至极 限荷载的 85左右时梁边受剪区混凝土 分别出现斜裂缝，随着混凝土逐渐被压 碎，试件进入破坏阶段。最终主裂缝宽 度约为 3mm，裂缝分布较均匀，平均 裂缝间距 180mm。图 2 为 L-1、L- 2、L-3 裂缝分布图。 2.2 荷载挠度曲线 图 3 为 L-1、L-2 、 L-3 的荷载-跨 中挠度曲线。由图可以看出： （1）L-2 在受力过程中经历了一 次“突变”，这在图 5 和图 6 中都有反映： 荷载增加到 93.5KN 时，挠度、钢筋应 变均发生了突变，分析其原因可能是因 为开始的时候混凝土与塑料软管之间有 粘结，在这一瞬间粘接破坏，导致“突 变的发生”。但是突变的真正原因还有 待探讨。 （2）在达到屈服荷载后无粘结 梁较早达到极限荷载并且没有强化阶段， 而有粘结梁经过很长时间的强化才达到 极限强度。这主要是因为无粘结梁裂缝 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 集中，而且发展较快，使混凝土受压区 高度较小，因此钢筋没来得及强化，混 凝土就被压碎。 （3）不管是无粘结梁还是有粘 结梁荷载下降段均较缓慢，表现出适筋 梁较好的延性。 （4）开裂以前，无粘结梁和有 粘结梁荷载挠度关系呈线性，并且刚度 基本相同；开裂后荷载挠度关系逐渐呈 现非线性，有粘结梁刚度大于无粘结梁。 2.3 荷载钢筋应变曲线 图 4 为 L-1、L-2 、 L-3 的荷载-钢 筋应变曲线，其中既包括跨中钢筋应变， 又包括箍筋应变。由图可以看出： （1）无粘结梁和有粘结梁的荷 载钢筋应变在钢筋屈服以前均呈现线 性关系，达到屈服荷载后钢筋表现出流 塑的性能。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 （2）相同荷载下无粘结梁跨中 钢筋应变较有粘结梁中相应的钢筋应变 大，无粘结梁中的钢筋先达到屈服。这 主要是因为无粘结梁的受拉区应力完全 由钢筋承担，而有粘结梁受拉区裂缝间 的混凝土承担一定的拉应力。 （3）达到屈服荷载后，有粘结 梁中的受拉钢筋应变迅速增长，超过无 粘结梁中的钢筋应变。 2.4 承载力 试件材料性能已实测得出，不管 是无粘结梁 还是有粘结梁都按普通钢筋混凝 土梁的计算理论计算其极限承载力。因 为钢筋混凝土梁和荷载分配梁的自重与 外加荷载相比很小，因此计算时可忽略 不计。 试验表明，试件破坏时 L-1、L- 2、L-3 受拉钢筋均已进入屈服阶段，而 且 L-3 受拉钢筋已达到强化阶段。各梁 破坏均发生在跨中或荷载作用面，实测 各梁的极限荷载如表 3 所示，表 3 还给 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 出了理论计算值和实测值的比值。 由此可知，计算值与实测值非常 接近，表明钢筋混凝土梁的计算理论已 相当成熟；无粘结梁承载力较有粘结梁 降低 7.6，这主要是因为粘结有助于 梁中钢筋强度的充分发挥，使得试验过 程中有粘结梁的受拉钢筋进入了强化阶 段。 3 结论 通过对无粘结钢筋混凝土梁和有 粘结钢筋混凝土梁对比试验的研究得出 以下结论： 1、无粘结梁受力裂缝稀少，间 距较大，主裂缝发展较快；而有粘结梁 受力裂缝较多，间距较均匀，主裂缝发 展不是很快； 2、无粘结梁比有粘结梁变形