ecc-钢筋混凝土叠合梁正截面受弯承载力试验与理论研究

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1、ECC/钢筋混凝土叠合梁正截面受弯承载力试验与理论研究摘要：中国8/vie　　为了探究ECC/高强钢筋混凝土叠合梁的正截面受弯特征，以及ECC层厚度对叠合梁整体受弯性能的影响，做了两组共5根梁试件的正截面受弯试验。发现与高强钢筋混凝土梁相比，叠合梁的承载力更高，相同荷载下的挠度值和最大裂缝宽度较小。在受弯全过程中其截面应变仍符合平截面假定，钢筋与ECC也可以实现协调变形，说明受拉区使用ECC可以使得高强钢筋的应力得到充分发挥。但ECC层厚度过大可能会使叠合梁发生脆性破坏。进一步地，在此研究的基础上，对已有ECC的本构模型进行简化，忽略其应力强化贡献，并运用叠加原理，提出一种用于计算

2、ECC/钢筋混凝土叠合梁正截面受弯承载力的方法，将计算结果与试验结果及诸多文献结果进行比较，发现吻合度较高。　　关键词：　　叠合梁；正截面；受弯承载力；控裂能力；叠加原理　　中图分类号：TU375.1　　文献标志码：A：16744764（2017）02012309　　Abstract：　　Experimentsonnormalsectionflexuralcapacitysplementedtoexploreitsflexuralcharacterss，positebeamsgainedmoreflexuralcapacity，andhadthelessdeformationand

3、crackeload.Planesectionassumption.Onthebasisabove，binedodelofECCplifiedtoneglectitsstresshardeningbehavior，aneethodforthecapacityofthepositebeamsentedhadbeenparied.　　Keys；normalsection；flexuralcapacity；crackcontrol；superpositionprinciple　　�τ�HRB500级钢筋混凝土受弯构件，由于高强钢筋在使用荷载下较大的工作应力和引起的较大裂缝宽度也使构件的变

4、形增大，因此，HRB500级钢筋在普通钢筋混凝土中的高强度发挥受到正常使用极限状态下裂缝和挠度变形的限制，影响了HRB500级钢筋在建筑工程中的大量推广应用。因此，如何有效地控制HRB500级钢筋混凝土的裂缝宽度使其应力得到充分发挥是其推广应用急需解决的关键问题。　　工程用水泥基复合材料（EngineeredCementitiousposites，以下简称ECC），是一种基于微观力学和材料力学设计的，以水泥、粉煤灰等粒径不大于5mm的细集料作为基体，在纤维体积掺量约为2%的情况下就可以获得3%极限拉应变的新型水泥基复合材料[1]。相比之普通混凝土，ECC因其优越的抗拉性能被越来越多

5、地应用于工程领域[23]。诸多研究已经表明[411]，配筋ECC梁具有卓越的抗震、受弯、控裂性能。但由于ECC的造价大约是混凝土的4倍[12]，将ECC全部替代混凝土不经济，因此，许多研究人员尝试仅将ECC浇筑在混凝土梁的受拉区[1318]，弥补钢筋混凝土梁受拉区混凝土的低抗拉性能。但由于高强钢筋在中国的普及时间较晚，故多数仅是将ECC与普通钢筋混凝土相结合。另外，虽然已有提出ECC/钢筋混凝土叠合梁的计算方法[1921]，但其计算过程繁琐，不利于实际理解和工程计算，因此有必要提出一种既简便、效率又高的计算理论。　　鉴于上述原因，课题组采用HRB500级高强钢筋作为受力主筋，在受拉

6、区浇筑不同高度的ECC来替换混凝土，研究了ECC层厚度对叠合梁整体受弯性能的影响，并建议出最佳的ECC层浇筑高度范围。进一步分析了ECC/钢筋混凝土叠合梁受弯过程中的截面应力应变、承载能力，以及高强钢筋与ECC之间的协调变形性能。并在此基础上探讨出一种较为简便的ECC/钢筋混凝土叠合梁受弯承载力的计算方法。　　1试验研究　　1.1试验方案　　做了2组共5个试件，第1组尺寸较小，为1根钢筋混凝土对照梁和1根有h/4ECC厚的ECC/钢筋混凝土叠合梁，旨在探究ECC层的加入对钢筋混凝土梁的影响；第2组梁的底部分别浇筑了为h/4、h/3、h/2厚ECC层，旨在探究不同ECC层厚度下叠合梁

7、的受弯机理，具体参数如图1、表1所示。其中受拉纵筋为HRB500钢筋，实测抗拉屈服强度496MPa。箍筋与架立筋为HRB400钢筋，直径分别为8、10mm。纤维采用日本Kuraray公司生产的REC15KURALONKⅡ新型聚乙烯醇（PolyvinylAlcohol，PVA）系列纤维，其具体性能见表2。为了环保节能，并增加流动性，在混凝土中掺入了少量粉煤灰和减水剂，混凝土和ECC的配比见表3。为了便于进一步地理论分析，在浇筑中每根梁试件做了混凝土伴随试块，其抗压强度在