基于试验的钢衬钢筋混凝土管道裂缝宽度研究

发布时间：2020-02-26 18:27

【摘要】：基于水电站管道外围混凝土的承载特性,设计了配筋混凝土试件轴向拉伸试验,对混凝土裂缝进行研究。对国内几种现行规范中配筋混凝土受拉构件的最大裂缝宽度公式进行比较,分析各公式的特点,并在此基础上,针对水电站钢衬钢筋混凝土管道,提出了混凝土最大裂缝宽度计算公式的改进建议。
【图文】：

试件,材料

值，N/mm2;σs为按荷载标准值永久组合计算的钢筋混凝土构件纵向受拉普通钢筋应力，N/mm2。但是很难精确计算ψ，故目前仍然使用半经验半理论的方法确定ψ。数理统计模式的裂缝宽度计算公式来源于大量试验数据及原型观测数据，基于几个重要因子，利用数理统计的方法构建公式［17］，规范JTJ267—1998中的裂缝宽度计算公式即为此模式。2配筋混凝土轴向拉伸试验的数据分析考虑以往实际工程中管道的钢筋直径和环向钢筋配筋率［18］并参考规范［19］，笔者设计了配筋混凝土轴向拉伸试验的试件(见图1)、装置与试验方法［20］。试验选用电子万能试验机通过位移加载方式对试件进行加载。为了使试件在量测范围内开裂，在试件中部两侧各设置5mm诱导缝。试验中在诱导缝周围对称布置应变片，并在诱导缝处的钢筋内布置应变片测取钢筋应变。试验每组制备6个试件，其中2个备用，基于试件尺寸考虑到多数工程中管道的环向钢筋配筋率的大小，选取钢筋的配筋率分别为0.74%、1.12%和1.58%，对应的试件编号分别为P-1、P-2和P-3。试验中试件选用材料和配合比见表1，并通过28d龄期的标准立方块验证了试件均满足C25混凝土的强度要求，试验结果见表2。图1试件表1试件材料水泥/kg碎石/kg砂/kg水/kg减水剂/kg粒径/mm32112416681702.575～40表2标准立方块试件试验结果试验类型试件编号强度/MPa强度平均值/MPa标准差/MPa变异系数δ抗压强度试验132.6230.4333.432.11.270.040劈裂抗拉强度试验P-12.37P-22.23P-32.292.300.060.025根据试验测量的钢筋应变数据，计算得到钢筋应力，并利用各规范［9，12-14］中最大裂缝宽度计算公式计算试件的裂缝宽度，得到P-1、P-2、P-3试件裂缝宽?

曲线,配筋混凝土,试件,曲线

第43卷第3期吴海林，等:基于试验的钢衬钢筋混凝土管道裂缝宽度研究WaterPowerVol.43No.361图2ρ=0.74%配筋混凝土试件ω-σ曲线图3ρ=1.12%配筋混凝土试件ω-σ曲线图4ρ=1.58%配筋混凝土试件ω-σ曲线式中，Wmax为按荷载的标准组合或准永久组合计算的最大裂缝宽度，此处仅考虑裂缝宽度的短期扩大效应，mm;τs为短期裂缝宽度的扩大系数;αc为反映裂缝间混凝土伸长对裂缝宽度影响的系数;Es为钢筋的弹性模量，N/mm2;cs为最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉区底边的距离，mm;deq为受拉区纵向钢筋的等效直径，mm。3基于试验结果的裂缝宽度计算公式改进研究3.1钢筋的直径及配筋率对裂缝宽度的影响分析根据上文分析结果，，本次试验中裂缝宽度实测结果与采用各规范公式的计算值相差较大，且各规范公式的计算值之间也有较明显的差异。结合本试验，分析式(1)可知，钢筋的直径和试件配筋率对裂缝发展有较明显的影响。三组试件的实测与基于GB50010—2010《混凝土结构设计规范》所得的平均裂缝宽度-钢筋应力曲线如图5、6所示。

【参考文献】