陶粒混凝土梁受弯性能的试验研究

论文摘要

国内外陶粒混凝土工程应用的资料表明,陶粒混凝土在工程应用中具有许多优势,存在广阔的前景。然而,我国相关的陶粒混凝土结构设计规程尚未成熟、完善,在实际的工程应用中缺乏技术上的有力支持。本文通过对12片陶粒混凝土梁进行试验研究,测出陶粒混凝土梁的混凝土应变、钢筋应变、开裂荷载、屈服荷载、极限荷载、挠度和裂缝开展等力学行为,绘出荷载-挠度曲线,详细描述裂缝开展情况,并与普通混凝土梁相比较,主要研究成果包括以下几个方面:1.通过实验研究发现,陶粒混凝土梁破坏形式与普通混凝土梁不同。根本原因是陶粒混凝土的水泥砂浆与骨料的界面粘结致密,而且骨料的强度一般要低于水泥砂浆的强度,裂缝首先在骨料内部发生。2.通过试验研究发现在配筋率较高的情况下,陶粒混凝土试验梁的裂缝分布应比普通混凝土梁更加均匀,间距也更小。这说明陶粒混凝土与钢筋之间的粘结更好,使得两者的变形更为同步、协调。但对于配筋率较低的混凝土梁,混凝土的种类对裂缝开展形态影响并不十分明显。3.针对现行规范在开裂荷载计算模型上存在的差异结合试验数据加以分析,提出适合陶粒混凝土梁的塑性发展系数建议公式,并由此进一步提出陶粒混凝土梁开裂弯矩的建议计算公式。4.现行规范中内力臂系数η计算公式是为了偏于安全,并顾及以往的实践经验而采用的简化公式,并未考虑梁截面裂缝开展情况对其所产生的影响,影响到刚度计算。本文从内力臂系数的定义出发,利用测得的试验数据得出η在裂缝开展截面的实际值,并与经验值对比,验证规范简化公式的可靠性。5.试验中测量不同荷载等级下裂缝截面钢筋应变和裂缝间钢筋平均应变,通过线性回归,提出裂缝间钢筋应变不均匀系数ψ的建议公式,并将计算所得ω1与普通混凝土ω1 =1.1相比较,判断陶粒混凝土的握裹力与普通混凝土的差别。6.通过试验研究发现,陶粒混凝土梁的平均裂缝间距l cr与混凝土保护层厚度C成正比关系,而文献[1]中并未体现。故本文针对陶粒混凝土梁,回归出平均裂缝间距l cr的建议公式,并将计算结果同现行规范公式计算值,实测值三者进行对比、分析。7.通过试验研究,验证了以本文建议的内力臂系数η、钢筋应变不均匀系数ψ为参数,采用规范刚度计算公式来计算陶粒混凝土梁的截面抗弯刚度是可行的。8.通过试验研究发现,相同混凝土强度等级和相同配筋率的条件下,陶粒试验梁的延性要差于普通混凝土梁,这说明陶粒混凝土梁的脆性要明显大于普通混凝土。总之,本文对陶粒混凝土梁受弯性能试验研究具有一定的理论意义,为陶粒混凝土在工业与民用建筑上的广泛应用提供了理论依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外关于陶粒混凝土的研究应用状况
• 1.2.1 陶粒混凝土应用状况
• 1.2.2 陶粒混凝土受弯性能的研究状况
• 1.3 研究存在的问题与本文的工作
• 1.3.1 存在的问题
• 1.3.2 本文研究的主要内容
• 第 2 章 陶粒混凝土梁试验研究
• 2.1 概述
• 2.2 试验目的和内容
• 2.2.1 试验目的
• 2.2.2 试验内容
• 2.3 试验构件的制作
• 2.3.1 试验材料
• 2.3.2 试验梁设计
• 2.4 试验装置及试验方法
• 2.4.1 试验加载方案
• 2.4.2 试验量测方法
• 2.4.3 试验仪器
• 2.5 试验数据与分析
• 2.5.1 实测荷载数据
• 2.5.2 实测应变数据
• 2.5.2.1 混凝土应变
• 2.5.2.2 钢筋应变
• 2.5.3 实测挠度数据及荷载-挠度曲线
• 2.5.3.1 实测挠度数据
• 2.5.3.2 实测荷载-挠度曲线
• 2.5.4 裂缝开展情况及分析
• 2.5.5 试验梁破坏形态描述
• 2.6 本章小结
• 第3章 陶粒混凝土梁抗裂度及裂缝宽度分析
• 3.1 引言
• 3.2 陶粒混凝土梁抗裂度分析
• 3.2.1 裂缝的控制标准
• 3.2.2 陶粒混凝土梁抗裂度分析
• 3.2.3 配筋率对抗裂度的影响
• 3.2.4 陶粒混凝土梁正截面开裂弯矩的计算方法
• 3.3 短期荷载作用下陶粒混凝土梁裂缝宽度分析
• 3.3.1 裂缝宽度计算理论
• 3.3.1.1 粘结滑移法
• 3.3.1.2 无滑移理论
• 3.3.1.3 综合分析（一般裂缝理论）
• 3.3.1.4 试验统计模式
• 3.3.2 陶粒混凝土梁裂缝宽度计算方法研究
• 3.3.2.1 裂缝截面内力臂系数η
• 3.3.2.2 钢筋应变不均匀系数
• 3.3.2.3 裂缝平均间距
• max'>3.3.2.4 最大裂缝宽度W_max
• 3.4 本章小结
• 第4章 陶粒混凝土梁承载力及刚度分析
• 4.1 引言
• 4.2 陶粒混凝土梁正截面承载力分析
• 4.2.1 正截面受弯承载力的影响因素分析
• 4.2.2 试验梁的正截面承载力计算
• 4.2.2.1 计算方法
• 4.2.2.3 试验结果与理论计算结果对比情况
• 4.3 试验梁短期刚度分析
• 4.3.1 刚度计算理论
• 4.3.2 陶粒混凝土梁短期刚度计算方法
• 4.3.3 实测结果与理论结果对比情况
• 4.4 试验梁的挠度分析
• 4.4.1 挠度的计算方法
• 4.4.2 挠度理论与实验结果比较
• 4.5 试验梁的延性分析
• 4.5.1 延性的概念
• 4.5.2 延性指标
• 4.5.3 延性指标的影响因素
• 4.5.3.1 配筋率对延性系数的影响
• 4.5.3.2 混凝土品种对延性系数的影响
• 4.6 本章小结
• 结论与展望
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录