配置635MPa级高强钢筋的混凝土梁受弯性能研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:urtracy2009
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轻质高强是土木工程材料发展的未来方向。通过提高钢筋强度以降低钢材用量,对提高资源利用率意义重大。目前,对于采用600MPa级以上高强钢筋的混凝土构件性能研究相对较少。600MPa级以上高强钢筋混凝土梁中各设计参数对梁受力性能的影响,以及现行承载力、裂缝宽度计算方法的适用性仍然缺乏试验研究验证。为推广该类高强钢筋在实际工程中的应用,本文针对配置635MPa级高强钢筋的混凝土梁受弯性能进行了系统性的研究,研究的主要内容以及成果如下:(1)首先对11根配置635MPa级高强钢筋的普通混凝土梁以及6根配置635MPa级高强钢筋的纤维混凝土梁进行了受弯性能试验。研究参数主要包含配筋率、钢筋直径、混凝土强度等级以及钢纤维掺量。重点研究了试件的开裂以及破坏过程,并分析了上述研究参数对梁承载力、刚度以及变形能力的影响,评估了在正常使用状态下试件裂缝宽度,并校核了现行混凝土规范中钢筋混凝土受弯构件开裂荷载和极限承载力计算公式对所测高强钢筋混凝土梁的适用性。结果主要表明,配置635MPa级高强钢筋的混凝土梁破坏模式与普通钢筋混凝土梁相同,均由受拉纵筋的屈服与压区混凝土压碎控制,配筋率以及钢纤维掺量的增加均可以提升梁的承载力并可以有效的控制裂缝宽度。(2)根据试验结果,深入对比分析了中国、美国和欧洲规范中裂缝宽度的计算理论以及计算方法,对比了试验与计算的裂缝宽度。同时,结合了本试验所测试验梁的裂缝宽度数据以及收集到的部分文献数据对我国现行规范中平均裂缝间距和最大裂缝宽度公式进行了修正。研究结果主要表明,基于欧洲规范计算公式的计算结果与试验梁裂缝宽度吻合度较好,修正后的计算公式可以较好的预测该类高强钢筋混凝土梁的平均裂缝间距和最大裂缝宽度。(3)采用通用有限元软件ABAQUS对所测配置635MPa级高强钢筋的混凝土梁建立了三维分析模型,通过引入合适的钢筋与混凝土的本构关系,对试件受力全过程进行了数值模拟分析。并将分析得到的弯矩-挠度曲线、混凝土应变和钢筋应力与试验结果进行了对比。研究结果主要表明,有限元分析所得弯矩-挠度曲线与应变结果分别和试验曲线与破坏模式吻合度较高,有限元模型可以较好的模拟配置635MPa级高强钢筋的混凝土梁的受弯性能,可以作为下一步研究的基础。
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