高强钢筋混凝土梁裂缝控制试验研究.pdf
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1、2 0 1 1年 第 5 期 (总 第 2 5 9 期 ) Nu mb e r 5i n 2 0 1 1 ( T o t a l No 2 5 9 ) 混 凝 土 Co nc r e t e 实用技术 PRACT1 CAL TEeHN0LOGY d o : 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 1 0 5 0 4 4 高强钢筋混凝土梁裂缝控制试验研究 李艳艳 1 I2 。崔武文 。 ,戎贤 ( 1 河北工业大学 土木丁程学院 ,天津 3 0 0 4 0 1 ;2 河北省土木工程技术研究 中心 ,天津 3 0 0 4 0 1 ; 3 天津财经大学
2、 基建与资产管理处 ,天津 3 0 0 2 2 2 ) 摘要: 为研 究配置H R 8 5 0 O 级钢筋混凝土梁的受夸性能, 对 i 2 根矩形截面混凝土梁进行了 受穹破坊 驻 。 考虑到应用 H R B 5 0 0 级钢筋作为 受力主筋, 可能会导致构件在高应力状态下出现过宽裂缝而不能满足结构适用性和耐久性的要求, 提出采用配置蒙皮钢筋以及掺入聚丙烯纤维 的方法对裂缝宽度进行控制。 分两组对高强钢筋混凝土梁进行受弯承载力、 变形及裂缝宽度的对比研究。 结果表明: 两种配置情况下的混凝土受 弯梁的受力特征与普通钢筋混凝土梁相同, 聚丙烯纤维的掺入能够提高构件的抗裂能力, 而蒙皮钢筋的配置能够
3、有效地减小受弯构件的整体变 形。 两种方法均能够有效地限制裂缝的开展宽度, 使得粱在正常使用阶段能够满足裂缝宽度限值要求, 可作为控制 关键词 : HR B 5 0 0级钢筋 ;混凝 土梁 ;裂缝宽度 ;蒙皮钢筋 ;聚丙烯纤维 中图分 类号 : T U5 2 8 0 6 4 文献标 志码 : A 文章编号 : 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 1 ) 0 5 0 1 3 2 0 4 Ex pe r i m e n t a l r e s e a r c h on c r a c k c on t r ol of c onc r e t e bea ms r ei n f or c
4、 e d wi t h HRB50 0 LIY a h- y a h1 ,2 , CUI W u we n 3 , RONG Xi a n , ( 1 S c h o o l o f C i v i l E n g i n e e r i n g , H e b e i Un i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y , T i a n j i n 3 0 0 4 0 1 , C h i n a ; 2 C i v i l E n g i n e e r i n gT e c h n o l o g yR e s e a r c hCe n t e r o
5、 f H e b e i P r o v i n c e , T i a n j i n g 3 0 0 4 0 1 , C h i n a ; 3 I n f r a s t ruc t u r e a n d As s e t Ma n a g e me n t Di v i s i o n , T i a n j i nU i v e r s i ty o f F i n a n c e a n dE c o n o mi c s , T i a n j i n 3 0 0 2 2 2 , C h i n a ) Ab s t r a c t : I no r d e r t oi n
6、v e s t i g a t et heb e n d i n gb e h a v i o r o f c o n c r e t eb e a m r e i n f o r c e dwi t hHR B5 0 0 s t e e l b a r s , t e s t so n 1 2 r e c t a n g ul a r s e c t i o nfle x u r a l me mb e r s we r e c a r r i e do u t Ho we v e r , s u c hc o n c r e t e b e a ms , a p pl y i n gh i
7、 g h e r t e n s i l e s t e e l a s r e i n f o r c e me nt , ma ya p pe a r o v e r s iz e dc r a c ks wh i c hc a n n o t s a t - i s f y t he r e q u i r e me n t f o r a p pl i c a b i l i t y a n d d u r a b i l i t y T he r e f o r e, two g r o u ps o f me mb e r s wh i c h a d d i n g we l d
8、 e d wi r e f a b r i c and p o l y pr o p y l e n e fi b e r s r e s p e c t i v e l y we r e d e s i g n e d a n d c o mp a r e d i n a s p e c t s o f be n d i n g c a p a c i ty, d e f o r ma ti o n a n d c r a c k wi d t h Yr o m t he t e s t r e s ult s , i t i s i n d i c a t e d t ha t c o n
9、 c r e t e b e a ms wi t h we l d e d wi r e f a b r i c a n d p o l y pr o p y l e ne fib e r s r e s p e c t i v e l y c a n a l l wo r k we l l a s t h e c o mm o n RC fl e x u r a l me m b e r s S u c h me t h o d a s a d d i n g p o l y p r o p y l e n e fib e r s c a ne n h a n c ea n t i c r
10、a c kp e r f o r ma nc eo f c o n c r e t eb e a ms , an dwe l d e dwir e&b dc C a r l b eu s e dt Or e d u c e t h ed e fl e c t i o n Mo r e o v e r , t wo me t h o d s c a n a ls o b e u s e d t O r e d u c e c r a c k wi d t h wh i c h ma k e t h e c on c r e t e b e a ms me e t t h e l i m i t
11、s o f t h e ma x i mu m c r a c k wi d t h Th e r e f o r e , p r a c t i c a l me t h o d s s u c h a s a d d i n g we l d e d wi r e f a b r i c a n d p oly p r o p yl e n e fib e r s c a n a l s o b e us e d t o c o n t r o l c r a c k o f c o n c r e t e b e a ms r e i n f o r c e d wi m HRB5 0
12、0 Ke ywor ds : HRB5 0 0 s t e e l ba r s ; c o n c r e t eb e a m; c r a c kwi d t h; we l d e dwi r ef a b r i c ; p o l y p r o p y l e n efib e r 0 引言 HR B 5 0 0级钢筋是一种强度高、 延性好的新型钢筋, 在国外 已经得到 了广泛 的应用【 l j , 然而 由于 我国对 H R B 5 0 0级钢筋 的 研究较晚, 并且缺乏相应钢筋混凝土构件试验资料而未列入现 行 G B 5 0 0 1 0 -2 0 0 2 ( ( 凝土结构设计
13、规范 中2 1 , 因此为了提高 我国建筑业用钢水平, 尽快推广和应用 HR B5 0 0级钢筋3 , 急需 补充相关构件试验材料。 然而, 应用 HR B 5 0 0级钢筋作为受力主筋 , 可能会导致混凝 土梁在高应力状态下出现过宽裂缝 而不能满足结构适用性和耐 久性的要求4 1 , 因此有必要采取合理措施对高强钢筋混凝土梁 的裂缝宽度进行控制 , 为此提出采用配置蒙皮钢筋和掺入聚丙 烯纤维两种方法对高强钢筋混凝土粱裂缝宽度进行试验研究。 1 试 验 概 况 进行了 l 2根配有 H R B 5 0 0级钢筋的混凝土梁的弯曲破坏 试验 , 受力 纵筋均采用 HR B5 0 0级钢筋 。 试
14、验分两组展开 , I 组 A系列为采用配置蒙皮钢筋的混凝土梁对比研究, 其中L M系列 共 2 根梁为配有虫5 8 0的蒙皮钢筋, 蒙皮钢筋布置于受拉区主 筋至构件表皮之间的混凝土保护层内, 是由变形钢筋焊网而制 成的【5 I。 I I 组 B系列为掺入聚丙烯纤维的混凝土梁对比研究 , 其 中L X系列共 4 根梁均掺入 0 9k g m 聚丙烯纤维。 试验采用三 分点集中加载 , 量测的主要内容有: 跨中各截面混凝土的应变、 钢筋的应变、 支座及跨中挠度以及各个荷载等级下的纯弯段裂 图 1 试 验梁截面形式( 单位 : mm) 收稿 日期 :2 0 1 0 1 2 一 l 3 基金项 目:河
15、北省 自然科学基金( 钢铁基金 ) 项 目( E 2 0 0 9 0 0 0 0 7 3 ) ; 河北省教育厅项 目( 2 0 0 9 3 2 5 ) ; 河北省建设科学技术研究计划( 2 0 0 9 1 4 8 ) 1 32 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 表 1 试验梁配筋 类型 混凝土强度 f o MP a f o1 5 0 MP a f MP a f t MP a 注 , o o 为 1 0 0 mmx 1 0 0 mmx 1 0 0 mm 立方体试件抗压强度 , 为 标准立方体 1 5 0mmx 1 5 0mmx 1 5 0mm 抗压强度 为轴心抗压强
16、度 为抗拉强度。 表 3 HR B 5 0 0级钢筋材料性能 缝开展情况 。 试验梁 的截 面形式 如图 1 所示 , 配筋见表 1 。 材 料 的力学性能如表 2 、 3所示。 2 试验现 象 图 2为试 验梁 L M1 一 A 的荷载 一 挠度 曲线 , 图 3为试 验梁 L X 2 一 B的荷载一 钢筋应变曲线, 钢筋应变片布置于跨中纵筋处。 量 Z 岜 0 3 6 9 1 2 1 5 18 21 24 挠度 ram 图 2 L M1 一 A荷载一 挠度 曲线 0 2 000 4 0 00 6 000 8 0 00 1 0000 钢 筋应变 上 s 图 3 L X2 一 B荷载一 钢筋应
17、变 曲线 由图 2 、 3 可 以看 出 : 加载初期 , 钢筋 的应变较小 。 从荷 载挠 度 曲线上看 , 挠度增 长近似成直线 , 此 时试验梁均处 于弹性工 作阶段。 当荷载达到一定数值后, 试验梁纯弯段出现了第一批垂 直裂缝 。 此时试验梁挠 度发生突变 , 荷载一 挠度 曲线出现了第一 个 明显 的转折点 。 继续加载 , 试验梁挠度及钢筋应力稳定增 长。 当加载约至 9 0 极限荷载时, 受拉钢筋达到屈服, 此时荷载一 挠 度曲线出现第二个明显的转折点。 随着荷载的继续增加, 挠度和 裂缝宽度增 长速度加 快 , 试 验梁表现 出塑性变形特 征 , 受 托钢 筋进入流塑阶段 ,
18、最后试验梁变形增大从而发生破坏 。 由此可见 , 配置 HR B5 0 0 级钢筋的混凝土受弯构件受力特征与普通钢筋 混凝土受弯构件相同。 同时, 配置蒙皮钢筋和掺入聚丙烯纤维 的混凝土受弯构件的受力性能和普通钢筋混凝土受弯构件的 受力性 能相 同。 3 试验结果分析 3 1 受弯承载力分析 两组试验梁受弯承载力对 比见表 4 。 表 4 受弯承载力 由表 4可以看 出: I 组中配置蒙皮钢筋的试验梁( L M1 一 A、 L M2 A) 与同条件 下未配蒙皮钢筋 的试验 梁( L 1 一 A、 L 2 一 A) 相 比, 开裂荷载变化 不 大, 而试验梁的极限承载力有所提高, 分别提高了 2
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