预应力钢纤维混凝土梁斜截面抗裂试验和计算方法

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1、预应力钢纤维混凝土梁斜截面抗裂试验和计算方法摘要：根据25根预应力钢纤维混凝土无腹筋梁和20根预应力钢纤维混凝土箍筋梁斜截面受力试验研究，分析了箍筋、剪跨比、有效预压力、钢纤维体积率和长径比对预应力钢纤维混凝土梁斜截面抗裂度的影响规律.通过理论推导，提出了预应力钢纤维混凝土梁的斜截面抗裂的计算公式.关键词：预应力钢纤维混凝土梁斜截面抗裂度　　钢筋钢纤维混凝土梁施加预应力后，进一步增强了正截面的抗弯性能，使正常使用状态下正截面的裂缝和变形控制更易实现，但其斜截面的受力性能如何，国内尚无研究资料可查，国外也仅做了少量的试验研究，有关斜截面抗裂的研究资料更少［1］.为此，本文对预

2、应力钢纤维混凝土梁的斜截面抗裂性能和计算方法进行了比较系统的研究.1试验概况　　试验梁分两批制作.第一批在大连市预制构件一厂100m预应力张拉台制作，包括18根预应力钢纤维混凝土无腹筋梁和20根预应力钢纤维混凝土箍筋梁，梁长2.30m，截面尺寸b×h=150mm×300mm.纵向预应力钢筋为2Φl18冷拉Ⅱ级钢筋，纵向非预应力受拉钢筋为2Φ14热轧Ⅱ级钢筋，架立筋和箍筋分别为2Φ8和2Φ6.5热轧Ⅰ级钢筋，箍筋间距s=120mm，160mm，200mm.钢纤维为剪切型，矩形断面0.4mm×0.5mm，长度lf=35mm、50mm和60mm，体积率ρf=0，0.5%、1

3、.0%和1.5%.水泥采用525#普通硅酸盐水泥，中砂、碎石(最大粒径10mm)，水灰比0.40，水泥用量445kg/m，水泥∶砂∶石=1∶1.44∶2.57，NF-B型减水剂用量3.56kg/m.混凝土在容积为1.0m的搅拌仓内分8批投料搅拌，人工投撒钢纤维，出仓后发现钢纤维体积率ρf=1.5%长度lf=35mm、钢纤维体积率ρf=1.0%长度lf=50mm和60mm的3批混凝土内钢纤维有不同程度的“结团”现象，人工散开后拌和均匀再入梁模内成型.　　第二批在大连理工大学结构实验室由人工拌合钢纤维混凝土成型，包括7根预应力钢纤维混凝土无腹筋梁，梁长1.65m，截面尺寸b×h

4、=120mm×240mm.纵向预应力钢筋为2Φl16或2Φl20冷拉Ⅱ级钢筋，纵向非预应力钢筋为Φ25或2Φ12热轧Ⅱ级钢筋.采用长度lf=35mm的剪切型钢纤维，体积率ρf=1.0%.混凝土配合比与第一批梁相同.　　试验梁的截面尺寸和材料性能列入表1，其中钢纤维混凝土立方体强度ffcu和抗拉强度fft取与试验梁同批制作并养护的150mm立方体试块实测抗压和劈拉强度的平均值，钢筋的屈服强度fy，极限强度fsu取同批试样的相应平均值.　　试验梁除PFA10-4a，4b和PV16-A10-43根梁采用单点加载外，其余均采用两点对称集中加载.测试内容包括剪压区混凝土应变、与斜裂缝

5、相交处纵向受拉钢筋和箍筋应变、与箍筋相交处及纵向受拉钢筋重心处斜裂缝宽度、跨中挠度、斜截面开裂荷载及破坏荷载.　　试验梁斜截面开裂剪力实测值和斜截面破坏形态列入表1.　　表1预应力钢纤维混凝土梁截面尺寸、材料性能及斜截面抗裂剪力试验值试验梁编号　b×h×h0/mmλρf/(%)lf/dfffcu/MPaρ/(%)Np0/kNV０pfcr/kN破坏特征 PB0-2a150×300×2651.960044.32.0615490剪压 PB0-2b160×306×2701.930044.31.89137100剪压第PFA5-2a150×300×2651.960.57047.82.0

6、6137120剪压 PFA5-2b150×300×2651.960.57047.82.06137100剪压一PFA10-1a150×310×2751.161.07046.82.00137140斜压 PFA10-1b145×305×2701.191.07046.82.10154160斜压批PFA10-2a146×305×2701.931.07046.82.08154120斜压 PFA10-2b148×306×2702.301.07046.82.05137110剪切无PFA10-3a148×308×2722.811.07046.82.0313770弯剪 PFA10-3b148×

7、303×2652.891.07046.82.0913790弯剪腹PFA10-4a150×300×2653.381.07046.82.0613790剪压 PFA10-4b150×305×2703.321.07046.82.0215490弯压筋PFA15-1145×305×2701.561.57043.42.10154160剪压 PFA15-2145×305×2701.931.57043.42.10154120剪压梁PFB10-1150×305×2701.561.010037.42.02137140剪压 PFB10-2