长期荷载作用下配置500MPa级钢筋混凝土受弯构件裂缝宽度及挠度试验研究

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我国现行《混凝土结构设计规范》GB50010-2002中,关于受弯构件裂缝宽度计算的规定是以东南大学上世纪六七十年代所做的两批配置较低强度钢筋和混凝土的简支梁在长期荷载作用下的受弯裂缝试验数据为依据制定的。目前,混凝土的强度已有了较大的提高,即将修订的《混凝土结构设计规范》也将纳入500MPa级钢筋。因此,有必要对高强材料构件在长期荷载作用下的裂缝宽度与挠度分布规律进行研究。目前已有研究指出规范的裂缝宽度计算公式在计算高强钢筋混凝土构件时精度不高,大量短期加载下裂缝宽度试验表明,对于配置高强钢筋的混凝土梁,按规范GB50010-2002公式的裂缝宽度计算值比试验值偏大,同时在裂缝限值控制上又偏严,从而导致配置高强钢筋的混凝土受弯构件由正常使用极限状态控制截面配筋,限制了高强钢筋强度的发挥,不利于高强钢筋的推广使用。目前虽然对配置高强钢筋混凝土构件的受弯性能已有一些研究,但是这些研究都局限于短期荷载试验,关于它在正常使用状态下受长期荷载效应影响的研究却处于空白。本文通过对8根500MPa级钢筋混凝土梁在长期荷载作用下的裂缝分布规律、裂缝宽度及挠度的增长规律进行为期一年多的试验研究,进行了现行规范GB50010-2002长期裂缝宽度计算公式对配置高强钢筋混凝土构件的适用性分析。试验结果表明:500MPa级钢筋混凝土受弯构件裂缝的主要特点与普通钢筋混凝土构件相同,但在正常使用状态下,此类构件的裂缝间距和裂缝宽度实测值均小于规范计算值。本文根据本次试验数据及大量以往短期荷载试验数据,在现行规范裂缝间距计算模式基础上,重新回归出新的平均裂缝间距计算公式;并根据本文试验结果得出长期裂缝宽度扩大系数τl,在现行规范裂缝宽度计算模式的基础上,利用新的平均裂缝间距计算公式和长期裂缝扩大系数τl,最终得到适用于配置高强钢筋混凝土构件的最大裂缝宽度计算公式。另外,本次试验梁的实测挠度值与按规范公式计算挠度值较为吻合,但由于配置高强钢筋的刚度试验数据较少,因此暂不对现行规范的刚度计算公式进行修正。配高强钢筋混凝土梁的挠度计算公式有待于进一步研究。
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