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发布时间:2020-01-06 00:00:00
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SFRC/SCC钢筋复合梁受弯性能试验研究
Experimental Study on the Flexural Performance of SFRC/SCC Reinforced Composite Beams
2021年第5期
钢纤维混凝土;自密实混凝土;复合梁;受弯性能
Steel fiber concrete; Self-compacting concrete; Composite beam; Flexural performance
2021年第5期
10.19761/j.1000-4637.2021.05.060.06
国家自然科学基金项目(51579195);湖北省桥梁安全监控技术及装备工程技术研究中心项目(2017BE08)。
苏 骏1,2,钱维民1,柯 骄1
1.湖北工业大学 土木建筑与环境学院,湖北 武汉 430068;2.湖北工业大学工程技术学院 土木 工程系,湖北 武汉 430068

苏 骏1,2,钱维民1,柯 骄1

苏骏,钱维民,柯骄.SFRC/SCC钢筋复合梁受弯性能试验研究[J].混凝土与水泥制品,2021(5):60 -64,70.

SU J,QIAN W M,KE J.Experimental Study on the Flexural Performance of SFRC/SCC Reinforced Composite Beams[J].CHINA CONCRETE AND CEMENT PRODUCTES,2021(5):60 -64,70.

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摘   要:设计了一批受拉区为SFRC、受压区为SCC的钢筋复合梁,分析了纵筋配筋率、SFRC替换层钢纤维体积掺量以及替换层高度对复合梁在四点弯曲荷载作用下的承载力、挠度以及裂缝形态的影响,并与普通混凝土梁进行了对比。通过理论分析计算得出了SFRC/SCC复合梁的承载力表达式,并将理论计算结果与试验数据进行了对比分析,以验证表达式的合理性。结果表明:配筋率是提升复合梁承载力的首要因素,1.32%配筋率相对于0.79%配筋率的极限承载力最大可提升24.1%;钢纤维替换层对复合梁的承载力提升并不明显,但对于复合梁的挠度与裂缝宽度控制有明显作用,将替换层高度由50 mm提升至150 mm时,复合梁的挠度和主裂缝宽度最大分别降低了9.2%和77.81%。 Abstract: A batch of reinforced composite beams with SFRC tension zone and SCC compression zone were designed, and the effects longitudinal reinforcement ratio, SFRC replacement layer steel fiber volume content and replacement layer height on the bearing capacity, deflection and crack shape of composite beams under the four-point bending load were analyzed, and compared with ordinary concrete beams. Through theoretical analysis and calculation, the expression of the bearing capacity of SFRC/SCC composite beams was obtained, and the theoretical calculation results were compared with the experimental datas to verify the rationality of the expression. The results show that the reinforcement ratio is the primary factor to improve the bearing capacity of composite beams. Compared with the reinforcement ratio of 0.79%, the ultimate bearing capacity can be increased by 24.1% at the maximum reinforcement ratio of 1.32%. The steel fiber replacement layer does not significantly improve the bearing capacity of composite beams, but it has an obvious effect on the deflection and crack width control of composite beams. When the replacement layer height is increased from 50 mm to 150 mm, the deflection and main crack width of composite beams are reduced by 9.2% and 77.81% respectively.
英文名 : Experimental Study on the Flexural Performance of SFRC/SCC Reinforced Composite Beams
刊期 : 2021年第5期
关键词 : 钢纤维混凝土;自密实混凝土;复合梁;受弯性能
Key words : Steel fiber concrete; Self-compacting concrete; Composite beam; Flexural performance
刊期 : 2021年第5期
DOI : 10.19761/j.1000-4637.2021.05.060.06
文章编号 :
基金项目 : 国家自然科学基金项目(51579195);湖北省桥梁安全监控技术及装备工程技术研究中心项目(2017BE08)。
作者 : 苏 骏1,2,钱维民1,柯 骄1
单位 : 1.湖北工业大学 土木建筑与环境学院,湖北 武汉 430068;2.湖北工业大学工程技术学院 土木 工程系,湖北 武汉 430068

苏 骏1,2,钱维民1,柯 骄1

苏骏,钱维民,柯骄.SFRC/SCC钢筋复合梁受弯性能试验研究[J].混凝土与水泥制品,2021(5):60 -64,70.

SU J,QIAN W M,KE J.Experimental Study on the Flexural Performance of SFRC/SCC Reinforced Composite Beams[J].CHINA CONCRETE AND CEMENT PRODUCTES,2021(5):60 -64,70.

摘要
参数
结论
参考文献
引用本文

摘   要:设计了一批受拉区为SFRC、受压区为SCC的钢筋复合梁,分析了纵筋配筋率、SFRC替换层钢纤维体积掺量以及替换层高度对复合梁在四点弯曲荷载作用下的承载力、挠度以及裂缝形态的影响,并与普通混凝土梁进行了对比。通过理论分析计算得出了SFRC/SCC复合梁的承载力表达式,并将理论计算结果与试验数据进行了对比分析,以验证表达式的合理性。结果表明:配筋率是提升复合梁承载力的首要因素,1.32%配筋率相对于0.79%配筋率的极限承载力最大可提升24.1%;钢纤维替换层对复合梁的承载力提升并不明显,但对于复合梁的挠度与裂缝宽度控制有明显作用,将替换层高度由50 mm提升至150 mm时,复合梁的挠度和主裂缝宽度最大分别降低了9.2%和77.81%。

Abstract: A batch of reinforced composite beams with SFRC tension zone and SCC compression zone were designed, and the effects longitudinal reinforcement ratio, SFRC replacement layer steel fiber volume content and replacement layer height on the bearing capacity, deflection and crack shape of composite beams under the four-point bending load were analyzed, and compared with ordinary concrete beams. Through theoretical analysis and calculation, the expression of the bearing capacity of SFRC/SCC composite beams was obtained, and the theoretical calculation results were compared with the experimental datas to verify the rationality of the expression. The results show that the reinforcement ratio is the primary factor to improve the bearing capacity of composite beams. Compared with the reinforcement ratio of 0.79%, the ultimate bearing capacity can be increased by 24.1% at the maximum reinforcement ratio of 1.32%. The steel fiber replacement layer does not significantly improve the bearing capacity of composite beams, but it has an obvious effect on the deflection and crack width control of composite beams. When the replacement layer height is increased from 50 mm to 150 mm, the deflection and main crack width of composite beams are reduced by 9.2% and 77.81% respectively.

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(1)钢纤维混凝土在达到受拉起裂荷载后发生了类似金属材料的应变硬化特征,仍然可以继续承担更大的载荷,复合梁的替换层与受拉钢筋一起承担拉应力。通过试验发现,增加替换层的高度和钢纤维体积掺量虽然能够在一定程度上提高复合梁的承载力,但是效果并不明显。
(2)钢纤维混凝土在开裂后仍能承担部分拉力,分担了受拉区钢筋的拉力,使得受拉区钢筋达到屈服荷载的时间变长,延缓了钢筋屈服,在一定程度上提高了梁的抗变形能力。
(3)钢纤维的掺入在一定程度上提高了混凝土的弹性模量和复合梁的承载力,但主要体现在提升复合梁的韧性以及抗变形能力方面,尤其是在屈服阶段,钢纤维体积掺量的增加对变形有显著的抑制效果。增加替换层的高度在一定程度上相当于增加了钢纤维体积掺量,均有助于提升复合梁的变形能力和延性。
(4)SFRC/SCC复合梁的裂缝形态与普通混凝土梁的裂缝发展形态不同,普通混凝土梁表现为单一的裂缝破坏形态,而复合梁在达到起裂荷载后,由于钢纤维的桥连作用,裂缝得到分散,梁底部出现多而密的树状微细裂缝。
(5)增加钢纤维体积掺量和替换层的高度,可以有效降低初裂以及极限状态下的主裂缝宽度,且钢纤维体积掺量和替换高度越大,构件的弹性阶段以及裂缝稳定扩展阶段越长,复合梁的延性得到较大提升,且低配筋率的梁提高越显著。

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苏骏,钱维民,柯骄.SFRC/SCC钢筋复合梁受弯性能试验研究[J].混凝土与水泥制品,2021(5):60 -64,70.

SU J,QIAN W M,KE J.Experimental Study on the Flexural Performance of SFRC/SCC Reinforced Composite Beams[J].CHINA CONCRETE AND CEMENT PRODUCTES,2021(5):60 -64,70.

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