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混凝土開孔梁實驗研究

作者:admin來源:本網 日期:2017-11-16 13:21:59 人氣: 標簽:

  混凝土開孔梁的模型進行分國家自然科學基金重點資助項目(59338130)表1彎曲孔梁極限承載力與比值M/注:①pU為同類型實心梁的極限承載力;②孔寬w為8(X)丨mm孔高h為180丨mm孔豎向位置c為200mm 1雙孔梁的受力(特!性1.梁截面為lMi=Publi應力與開孔參數的關系為erved.回歸后,關系曲線方程為其中ho為截面有效高度,上述關系為一無量綱方開孔梁的變形特征。由仿真試驗結果可以看出,變形曲線受孔的空腹桁架作用明顯,開孔梁的變形曲線基本可以看成是同類型實心梁的變形與考慮孔空腹桁架作用產生變形的疊加。作者計算了9個模型,所有曲線均帶有此特征,這是計算混凝土開孔梁變形的重要依據之一。

  開孔梁的開裂特性。為了了解開孔梁在荷載作用下,產生裂縫,及其分布、開展的情況,作者用文中的B2模型進行了仿真試驗,荷載分為7級。從分析結果可知:微裂縫首先在荷載作用點處梁下邊緣形成,然后向孔口擴展,開裂沿孔對角發生。由于孔兩側有密布箍筋,使得裂縫擴展在孔側限制在兩排箍筋之內。隨著荷載的加大,從左至右,在梁的支座至荷載、荷載至孔、孔至支座、支座至支座之間有幾條斜裂縫逐步顯現,最終導致梁的破壞。

  000mm,兩個孔寬均為w,高度均為h孔水平中心截面至梁下邊緣距離為c兩孔距離為d(見)。縱筋016As=804mm2,a/=兒,預應力筋面積為Ap,預應力為F偏心距e為100mm,直線型分布。箍筋I級,縱筋級,預應力筋的/Py=107GPa/碑=157GPa.正交試驗4個因素為:孔寬w,孔高h孔的豎向位置c及孔間距d等4個開孔參數,為分析方便均采用無量綱參數。雙孔中心線至左支座及荷載的距離相等,均為a=1000mm.故孔為剪切孔。仿真試驗的目的有3個:一是探討僅在預應力作用下,雙孔擊穿所需的預應力與開孔參數的關系;二是預應力一定時(F=113kN),孔的開裂荷載;三是極限荷載與開孔參數的關系。試驗結果如表2所示。

  由試驗可知:使雙孔梁擊穿的開裂預應力F與開孔參數關系密切。(FCT)max為225kN,對應的參數為:h=100mm,d=160mm,c= 200mm,w=500mm.可見孔高、孔寬的這兩個參數對開裂預應力影響較大,經回歸分析,開裂預表2預應力雙孔梁正交仿真試驗結果Tab.2SimulatingresultsofPC編號參數為h 500mm,可見孔間距d、孔豎向位置c及孔寬w對開裂荷載P影響較大,其回歸方程為P(。r=788.6(h/H)34.9(d/H)在預應力F―定時(F=113kN)極限荷載Pu在所給試驗條件下變化不大。其平均值為132.6kN,最大極限荷載與最小極限荷載相差11%最小極限荷載為(Pu)=綜合以上諸點的分析結果,建議進行雙孔梁設計時,孔間距寬取::>0.75H,孔高寬取h< 2混凝土(RC/PC)開孔梁實測試驗通過上述的仿真試驗及回歸分析,已對開孔梁基本特性有了一個大概的了解。本文的研究是在前人研究基礎上進行的,故有必要進行針對性的補充。

  開裂編號荷載(kN)開裂部位破壞荷載破壞部位破壞形態荷載點梁下邊緣純彎段純彎破壞左側孔口右上角左孔口斜對角剪切破壞左孔右上角左孔斜對角剪切破壞荷載點梁下邊緣最大彎矩處彎曲破壞左孔右上角最大彎矩處及孔斜對角彎、剪幾乎同時破壞左孔右上角孔斜對角剪切破壞荷載點梁下邊緣最大彎矩處彎曲破壞孔口左上角上弦撕裂反彎點及撕裂破壞孔口左上角最大彎矩處及孔口上下弦反彎點破壞及彎曲破壞伴有針狀裂紋孔口左上角最大彎矩處及上弦撕裂彎曲及撕裂破壞向后水平發展的主裂縫,這表明上弦在后期有撕裂破壞的特征。如果能防止撕裂破壞的發展,梁的承載力會明顯提高。例如YC1、YC2同位于反彎點上,YC1上弦高度為梁高的0.275倍,YC2上弦高度為梁高的0. 375倍,實驗結果是,YC1過早地出現了水平撕裂破壞,而YC2則裂縫發展比較充分,其破壞荷載為YC1的1.34倍,基本上與上弦高度的比值(1.36倍)一致。

  裂縫的分布形態。裂縫在孔口的分布幾乎都是沿斜對角方向,這表明孔口剪力應力集中作用是構成裂縫形成及開展的主要原因,在反彎點處的孔口上下弦還有少量的針狀裂縫,大部分開孔梁臨近破壞時,在上弦(或延伸部分)都會出現水平裂縫,且一旦水平裂縫形成,開展迅速,進而導致梁承載力喪失。這種裂縫分布形態表明:上弦受力后,形成一種劈裂效應,導致混凝土與鋼筋之間的粘結力逐步損失。除了上述受力特征所致外,施工質量也是不可忽視的一個原因,在施工時,筆者發現孔周圍鋼筋密布,為了保證混凝土密實(尤其是上弦),振搗時間較長,粗骨料在重力及振搗力的作用下下沉,上弦上部骨料偏少,導致咬合力下降。

  剛度特征。開孔后,混凝土梁(RC/PC)的剛度均有不同程度的削弱,給出了幾個典型試件從P―A對比及變形曲線,從這些曲線對比中可以看出:①與同類型實心梁相比,開孔后梁剛度均有所削弱,但削弱程度不盡相同。普通混凝土開孔梁的剛度削弱的程度比相應預應力梁嚴重,削弱的范圍主要體現在使用階段(0. ~0.8PU);②孔上下位置不同,梁剛度削弱程度也不同,YC2梁上弦高度為YC1的1.36倍,反映在戶一曲線上,隨著荷載的加,兩根梁剛度退化幅度出現明顯差異。YC1梁在P=150kN后,變形迅速加,導致梁過早地喪失了承載能力,而YC2梁則相對比較平緩,它的承載力達到實心梁鋼筋及混凝土應變特征。實測中,孔上下弦中間位置的箍筋應變一般都很小,在靠近有裂縫的角附近,箍筋應變變化較大,分析這些應變曲線可以發現:①對雙孔梁而言,孔附近箍筋應變因間距不同而不同。YL4右孔先出現開裂,左孔后開裂,這時應變圖上右孔右上角應變出現一個卸載現象,而YL3左孔先出現開裂,右孔后開裂,故卸載現象發生在4點,這種應力重分布現象很有規律性。最大應變發生在兩孔之間,這表明,兩孔之間應力集中現象較為嚴重,應力分布也極為復雜;②加預應力后,斜向鋼筋承擔的應變比普通混凝土梁的大。荷載越大,這種差距越大,其它試件兩側箍筋應變情況也有類似特點,這說明加預應力后,可以發揮孔周圍不同種類鋼筋參加工作,使梁強度、剛度等得到提高。

  32一劉榮桂。預應力混凝土開孔梁回歸分析與計算。工業建筑,1998,28(8):30―33.劉榮桂,呂志濤,周志勇。預應力開孔梁抗剪配筋

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