高强钢筋增强ECC-RC组合梁的受弯性能研究

发布时间：2020-10-11 02:27

　　 传统混凝土材料一般存在抗拉性能低、韧性差、开裂后裂缝宽度很难控制等缺点,若将它应用在桥梁、海港码头、大坝等处于恶劣环境中的结构或构件,那么,这些结构或者构件将会存在严重的耐久性问题。高性能纤维增强水泥基复合材料(Engineered Cementitious Composites,简称ECC)的出现改变了这一现状,这是一种具有假应变硬化和多缝开裂特点的新型建筑材料,表现出非常显著的非线性变形和优良的韧性。它在纤维体积掺量不大于2%的情况下极限拉应变可达到2.0%以上,并且在整个拉伸过程中会出现很多宽度小于l00um的细裂缝,该情况下形成的多缝开裂引起了该材料的拉伸应变硬化行为。现如今,伴随着高强度钢筋进入人们的视野,人们开始大力推广高强度钢筋,在实际工程中,使用这种材料有望能够解决现代混凝土构件和结构所存在的结构持久性和变形能力这方面的问题。本文通过采取理论和试验相结合的方法,研究了高强钢筋增强ECC-RC组合梁的受弯性能:本文以国产PVA纤维增韧的水泥基复合材料为研究对象,以常用受弯构件为研究载体,并且结合国内外现有的研究成果,主要完成了以下三部分内容:(1)在课题组原有理论成果基础上,以ECC层厚度、界面处理方式及纵向受力钢筋配筋率等参数为变量,浇筑22根ECC-RC组合梁进行三等分点受弯试验,研究该类型梁在静载作用下的正截面受力过程和变形特征,分析得出荷载-位移曲线,并对试件的受力过程和影响因素进行了详细的分析研究。描绘出纵向受拉钢筋的应力应变曲线,记录18根ECC-RC组合梁的开裂弯矩和极限弯矩,记录试验梁在正常使用状态下的最大裂缝宽度、平均裂缝间距、平均裂缝宽度,与普通混凝土梁进行对比分析,得出结论:在同级荷载作用下,高强钢筋增强ECC-RC组合梁的最大裂缝宽度小于普通混凝土梁、平均裂缝间距、平均裂缝宽度均小于普通混凝土梁。(2)在平截面假定、钢筋与ECC变形协调和混凝土层与ECC层完全粘结等基本假定条件下,以弹塑性理论为依据,详细地分析了 ECC-RC组合梁在整个受力过程中不同阶段正截面的承载能力,并给出了受弯各阶段内力。分析构件受弯破坏形态,根据已有的理论研究PVA纤维的作用得出承载力计算公式,平衡配筋率,最小配筋率的计算方法。(3)考虑到纤维对裂缝数量和宽度的贡献,阐述构件裂缝发展规律,得出裂缝分布特点,对比ECC-RC组合梁与普通混凝土梁的裂缝形态,解释纤维的阻裂原理。描绘出ECC-RC组合梁的裂缝分布图,给出我国规范的裂缝宽度计算公式和其修正建议。用修正公式计算得出的数值与试验值进行比较分析,得出修正公式的可行性。
【学位单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU398.9
【部分图文】：

和２５ｍｍ；?ＥＣＣ和混凝土的层间界面处理方式为三种处理形式，分别为未处理、半球形凹??槽、密闭钢丝网。混凝土的强度等级均为Ｃ５０。使用ＥＣＣ替换受拉区钢筋两侧各一倍保护??层厚度范围内的混凝土［４６１。各试件的参数见表２．１，试件的配筋见图２．１。??

．?ＰＶＡ?１６?０．６８５?无?９０?５０??５?ＰＶＡ?１６?０．６８５?半球形凹点?９０?５０??７?ＰＶＡ?２５?１．２２８?无?１０１?３０??８?ＰＶＡ?２５?１．１１６?无?１４１?５０??９?ＰＶＡ?２５?１．１１６?无?１０８?５０??０?ＰＶＡ?２５?１．８４１?无?１０１?３０??１?ＰＶＡ?２５?１．６７４?无?１４１?５０???ＰＶＡ?２５?１．６７４?无?１０８?５０??加载装置及加载制度??验梁构件均为简支构件，即支座处一端为固定铰支座，而另一端则为可动铰支座。??止出现支座处混凝土发生局部受压破坏的现象，在支座和构件混凝土这两者之间分??钢板。并且在支座的两端分别留有１００ｍｍ的余地，目的是为了不让支座发生滑动，??度均为３２００ｍｍ。在试验过程中加载采用三等分点加载，通过分配梁来完成。同时??旋千斤顶作为加载设备，并且通过压力传感器完成对千斤顶所施加的荷载大小的测??加载装置设计图如图２．２所示，加载现场图如图２．?３所示。??

?ｉ?Ｕ?Ｗ１?＾??■?Ｊ??图２．３梁加载图??本试验的加载制度遵循以下原则先进行预加载，以检验试件各部分是否接触良好，??百分表、千分表、应变仪是否都能正常使用并且能够测出正确的试验数据。预加载可分为??三级进行，其中预加载值不能够超过开裂荷载的７０％。在预加载阶段，通常试件处于弹性??阶段，荷载的大小和各级荷载作用下变形值原则上应该成线性关系，并且能在卸载后仪器??读数都变成零，通过这个来检查仪器是否能够进行正常工作。预加载以确保仪器能够进行??正常工作后，进入正式加载阶段。当试件达到开裂荷载前，分为三级加载，当加载值加到??其计算值的９０％后，每级荷载取标准荷载的５％，直到试件开始出现第一条裂缝；试件梁??开始出现裂缝后，进行加载时取标准荷载的２０％，达到标准荷载后，每级荷载取标准荷载??的１０％
【参考文献】

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本文编号：2835913