高強鋼筋增強混凝土受彎構(gòu)件剛度裂縫研究.pdf

1、ResearchonStifInessandCrackofConcreteBeamReinforcedwithHighStrengthRebarsADissertationSubmittedtoSoutheastUniVersi鑼FortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringByZhangWeiSupervisedbyAssociateProfessorZhuHongSchoolofCiVilEngi

2、neeringSoutheastUniVersi坶Nanjing，PRChinaMay2015摘要高強鋼筋增強混凝土受彎構(gòu)件剛度裂縫研究碩士研究生：張未導師：朱虹摘要高強鋼筋的使用對于節(jié)約鋼材，促進可持續(xù)發(fā)展有積極的意義，但是高強鋼筋的應用也意味著正常使用狀態(tài)下鋼筋應力和應變的增加，構(gòu)件裂縫寬度將增大，有可能由承載能力控制配筋設計變?yōu)橛墒褂眯阅芤罂刂?，這將限制鋼筋強度的發(fā)揮，浪費鋼材的良好性能。本文對HTIm600鋼筋作為主要受力鋼筋

3、的高強混凝土受彎性能進行了研究，包括承載能力、裂縫、剛度等，為HTRB600鋼筋在實際工程中的應用提供依據(jù)。本文通過對5根配HRB400鋼筋和5根配HTRB600鋼筋的高強混凝土受彎構(gòu)件進行試驗，詳細觀測記錄了試驗過程中裂縫的出現(xiàn)與開展、撓曲變形、破壞特征和極限承載力情況，進行對比分析。試驗表明，HTRB600鋼筋的強度設計值可取為500MPa，根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》(GB500102010)的公式計算其極限承載能力，有足夠

4、的安全儲備。試驗中獲得了大量的裂縫觀測數(shù)據(jù)，結(jié)合以往關(guān)于400MPa級和500MPa級鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的試驗數(shù)據(jù)在規(guī)范的計算模式基礎上，對計算公式進行分析，結(jié)果表明，對于鋼筋應力較低的情況，規(guī)范推薦的短期最大寬度裂縫計算值與實測值比較吻合，但是在鋼筋應力較高的情況下，規(guī)范公式對裂縫寬度的計算明顯過于保守，因此建議在裂縫寬度計算中對鋼筋正常使用情況下的應力設置限值。同樣，根據(jù)試驗中獲得數(shù)據(jù)并結(jié)合以往的大量數(shù)據(jù)對規(guī)范短期剛度公式進行了分析

5、，發(fā)現(xiàn)規(guī)范的剛度公式偏不安全，對其進行了修正。通過有限元軟件ABAQuS進行數(shù)值分析，考察了鋼筋強度等級對普通鋼筋混凝土受彎構(gòu)件截面延性的影響，以三個不同的指標進行對比。同時，考慮對強度較高的高延性鋼筋如HTI也600鋼筋施加一定的預應力，研究了有效預應力對構(gòu)件受彎截面延性的影響。從能量的角度出發(fā)，分析鋼筋強度等級對于構(gòu)件耗能能力的影響，結(jié)合鋼筋進入塑性階段后的加載卸載準則，考察預應力對構(gòu)件耗能性能的影響。從減小預制混凝土實心方樁運輸和

6、使用過程中開裂現(xiàn)象的需求出發(fā)，在混凝土預制方樁中使用HTRB600鋼筋，對其施加一定的預應力。對兩根預應力混凝土方樁進行了抗彎性能的試驗，結(jié)果表明，預應力有效改善了其開裂性能，上述方法解決預制方樁易出現(xiàn)裂縫的問題效果明顯。模擬設計了不同配筋情況的5個混凝土預制方樁，分析預應力張拉后的預應力損失，結(jié)果表明鋼筋的預拉應力不宜過小，利用FortraJl90編制了計算機程序，以一些合理的基本假設為基礎，考慮材料的非線性本構(gòu)關(guān)系，用數(shù)值迭代的方法