钢纤维高强混凝土构件受剪性能试验研究-结构工程专业论文.docxVIP

摘要自1992年《钢纤维混凝土结构设计与施工规程》CECS 摘要 自1992年《钢纤维混凝土结构设计与施工规程》CECS 38：92正式颁布以来，钢纤 维混凝土作为-,ee高性能建筑材料在我国的工程建设领域得到了广泛应用。但是，随着 技术的发展和该规程与之相衔接的有关规范的改编，规程的有些内容与相关规范发生了 不协调。为此以大连理工大学为主编单位的编制组根据中国工程建设标准化协会的要 求，编制了《纤维混凝土结构技术规程》CECS 38：2004，对原规程进行了全面修订。本 文结合这次修订项目，首先针对《钢纤维混凝土结构设计与施工规程》CECS 38：92适用 强度等级偏低的问题，进行了钢纤维高强混凝土梁受剪性能专题试验研究。之后，为了 克服我国联肢剪力墙结构中普遍使用的普通配筋方式的钢筋混凝土小跨高比连梁 (1／h一2．51在地震作用下承载力、延性和耗能能力的不足等问题，进行了大比尺的钢纤维 高强混凝土连梁抗剪试验研究。主要工作包括以下几个方面： 1．在20根钢纤维高强混凝土梁和2根高强混凝土对比梁的抗剪试验基础上，对钢 纤维和箍筋对梁的剪切初裂强度和极限抗剪强度的影响进行了定量分析和比较。试验结 果表明钢纤维在提高梁斜截面初裂强度和限制斜裂缝的产生和发展等方面具有很大的 优势，但在提高承载力方面的效率不及箍筋。因此以钢纤维部分地取代箍筋来改善梁的 变形性能，推迟斜裂缝的出现并限制其发展是可行有效的，但是以钢纤维完全取代箍筋 来提高梁的受剪承载力是不合理的。确定了不同品种的钢纤维对高强混凝土梁的剪切初 裂强度和极限抗剪强度的影响系数品和届，并对之进行了比较分析，为《纤维混凝土结 构技术规程》CECS 38：2004中相关规定中反的修订提供了依据。提出了与高强混凝土 梁斜截面计算公式相协调的钢纤维高强混凝土梁的斜截面初裂剪力和极限承载力计算 的经验公式。 2．结合本次试验的结果，系统地分析了钢纤维高强混凝土梁在剪切破坏条件下的变 形和延性性能。集中荷载作用下钢纤维高强混凝土梁破坏形态的控制条件仍然是剪跨 比。在小剪跨比条件下，钢纤维虽未能改变粱的脆性破坏性质，但是随着所的增大，梁 的破坏斜截面由～个平整的剪切面变成一个狭窄的剪切破碎带，改变了梁的破坏形态。 钢纤维提高了混凝土在剪压复合受力状态下的强度、韧性和极限变形能力，有效地抑制 了梁的斜裂缝的开展，降低了使用荷载下的斜裂缝宽度。钢纤维的掺入，使得粱的延性 和耗能能力均有显著提高。 3．在修正的压力场理论(MCFT)臣j基础上建立了钢纤维混凝土梁在弯剪复合作用下 截面分析数值模型。利用该模型对本人及他人的试验进行了全过程分析，结果表明，该 模型对钢纤维混凝土梁极限剪力、截面开裂剪力、剪压区混凝土压应变和箍筋应变均能 给出相当精度的预测值。利用该模型对钢纤维和箍筋的效率进行了比较，得到的规律与 试验结果一致。 4．根据9根钢纤维高强混凝土剪力墙连梁和4根高强混凝土对比连梁的大比尺试验 (f／^旦．5)，详细研究了钢纤维混凝土连梁在低周反复荷载和静载作用下的破坏形态、荷 载一位移滞回曲线、钢筋应变、轴向变形和剪切变形。试验结果表明，钢纤维掺率pf是 除跨高比和配箍率外影响连梁破坏形态的又一主要因素，掺入适量的钢纤维能够实现小 跨高比连梁的破坏形态从脆性的剪切破坏到延性的弯曲破坏的转化。无论是低周反复荷 载作用下还是静载作用下，掺入铜纤维都有效地避免了纵向钢筋保护层、受压区混凝土 大琏理工大学博十学位论文和斜裂缝面I二混凝土的崩裂和剥落，延缓了连梁刚度和承载力的退化。随着钢纤维体积 大琏理工大学博十学位论文 和斜裂缝面I二混凝土的崩裂和剥落，延缓了连梁刚度和承载力的退化。随着钢纤维体积 掺率的增大，连粱荷载一位移滞回曲线的“捏缩现象”得到逐步缓解，当pf-1．5％时， 荷载一位移滞回曲线已经变得非常饱满。 5．对钢纤维混凝土连梁的骨架曲线、位移延性、承载力退化及刚度退化和耗能性能 进行了系统地分析。结果表明，除试件CCB2—3(p尸O．5％)外，其他钢纤维混凝土连梁都 表现出良好的延性。平均位移延性系数达到4．33，其中最小值为3．80，而当纤维掺率达 到1．O％时，其位移延性系数已经与按抗震要求配有密集箍筋的试件慨v=l 675％)相当。 随着钢纤维体积掺率所的增大，连梁的承载力和刚度退化速度明显减慢，连梁的耗能性 能也得到显著改善。经与按照抗震要求配置箍筋的钢筋混凝土对比连梁比较，发现钢纤 维混凝土连梁的耗能性能明显优于仅配箍筋的连梁。证明了合理控制钢纤维掺率庙，以 钢纤维替代部分箍筋的钢纤维高强混凝土连梁可以达到与按抗震设计配置密集箍筋连 梁相同的位移延性系数，且具有更好的耗能性能。 6．对钢纤维混凝土连梁的抗剪极限强度进行了分析。结果表明，用钢纤维替换臣抗 震要求需要增加的