高强轻集料钢筋混凝土梁抗弯力学性能试验研究

论文摘要

混凝土桥梁具有造价低廉、耐久性和适应性好,以及整体性强等优点。其不足之处就是结构本身自重较大。高强轻集料混凝土（High Strength Light Weight Aggregate Concrete,简称HSLWAC）具有轻质高强、保温隔热、耐久性能好,以及抗震性强等优异性能,在大跨桥梁结构、高层建筑和海事工程中具有广阔的应用前景。同时它还是一种生态环保型建筑材料,随着可持续发展战略的贯彻实施,它的这种优势显得更加突出。 已有的轻集料混凝土（LWAC）研究资料大都针对普通强度等级（LC40以下）的轻集料混凝土,不再适用于目前大跨度混凝土桥梁的承重结构。对高强轻集料混凝土构件力学特性的研究资料非常缺乏。这就大大阻碍了高强LWAC在我国桥梁工程的应用。国内对于次轻混凝土（Specified Density Concrete,简称SDC）构件的力学性能研究也尚未开展。针对这些问题,本文通过6根高强轻集料钢筋混凝土梁和4根次轻混凝土梁和1根普通混凝土（Normal Weight Concrete,简称NC）梁的抗弯力学试验,对其受弯力学特性开展研究,主要成果如下: 1.介绍目前国内外轻集料混凝土和次轻混凝土领域的研究现状,以及它们在大跨度桥梁工程应用情况和发展前景,总结国内外在轻集料混凝土构件和次轻混凝土构件的研究成果,对轻集料混凝土构件力学性能研究方面存在的一些问题进行分析,并提出了本课题的意义和研究内容。 2.通过11根试验梁的抗弯试验,对高强轻集料钢筋混凝土试验梁和高强次轻钢筋混凝土试验梁的抗弯承载力、挠度、延性、裂缝扩展、破坏特征几个方面进行分析,研究表明:高强LWAC梁在破坏前表现出来了较强的脆性。对于SDC梁和NC梁,受压区的混凝土也有相似的破坏特征,但是NC梁的劈裂深度小于高强LWAC试验梁;高强LWAC混凝土梁的挠度要略大于SDC梁和普通混凝土梁,而SDC试验梁的挠度与NC试验梁则相差不多;试验梁的延性随着配筋率和混凝土强度的增加而减小,纯弯段无腹筋的高强LWAC梁的挠度延性系数μf小于普通混凝土梁。 3.LWAC试验梁的开裂荷载(Ncr)占极限荷载（Nu）的比率为14.56%～38.15%,SDC试验梁的Ncr,占Nu的比率为12.50%～33.85%。开裂荷载随着配筋率和混凝土强度的提高而略微增加。对于LWAC混凝土受弯构件,裂缝间距和裂缝宽度主要受配筋率、钢筋表面形状和钢筋直径的影响。在相同配筋率ρ和相同混凝土强度fcu的条件下,LWAC梁的裂缝分布比SDC梁、普通混凝土梁更加均匀,间距也

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 轻集料混凝土和次轻混凝土的发展现状
• 1.3 轻集料混凝土梁力学性能的研究
• 1.4 存在的问题
• 1.5 选题的背景和意义
• 1.6 本课题研究的主要内容
• 第二章 试验概况
• 2.1 材料的性能指标
• 2.2 试验梁的设计与制作
• 2.3 加载方案及试验装置
• 2.4 试验测量内容
• 2.5 试验的前期工作
• 2.6 试验所需仪器
• 第三章 高强 LWAC梁和高强 SDC梁的抗弯承载力和破坏形式
• 3.1 混凝土应变和钢筋的应变
• 3.1.1 混凝土应变
• 3.1.2 钢筋应变
• 3.2 试验梁的正截面承载力
• 3.3 试验梁的破坏形式
• 3.4 本章小结
• 第四章 高强 LWAC梁和高强 SDC梁的荷载-挠度变化关系和延性分析
• 4.1 试验梁的荷载-挠度的变化关系
• 4.2 延性分析
• 4.2.1 延性的概念
• 4.2.2 延性指标
• 4.3 本章小结
• 第五章 裂缝的开展与高强 LWAC梁的开裂弯矩的计算
• 5.1 钢筋混凝土构件裂缝的成因和控制标准
• 5.1.1 裂缝的成因
• 5.1.2 裂缝的控制标准
• 5.2 试验梁的实测开裂荷载
• 5.3 高强 LWAC梁开裂荷载的计算
• 5.4 裂缝的开展情况
• 5.5 本章小结
• 第六章 高强 LWAC梁的裂缝宽度和刚度计算
• 6.1 短期荷载作用下的裂缝宽度计算理论
• 6.2 高强LWAC梁的裂缝宽度验算
• 6.2.1 钢筋应变不均匀系数
• 6.2.2 平均裂缝间距
• 6.2.3 高强LWAC梁的最大裂缝宽度计算公式
• 6.3 刚度计算理论
• 6.4 高强LWAC梁的刚度验算
• 6.4.1 内力臂系数
• 6.4.2 受压区边缘混凝土平均应变的截面弹性抵抗矩系数
• 6.4.3 挠度计算结果与试验值的比较
• 6.5 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 有待进一步开展的工作
• 参考文献
• 作者在攻读硕士期间发表的学术论文
• 致谢