不同钢纤维体积率钢筋混凝土连梁试验研究

论文摘要

近年来,随着高层建筑结构的迅速发展,钢筋混凝土联肢剪力墙结构在实际工程中的应用也越来越广泛,尤其随着现代混凝土结构理论的发展,混凝土强度也日益提高,使剪力墙结构的承载能力和抗震能力都大幅度提升。而从世界各地不断发生的地震破坏情况来看,作为剪力墙结构中重要构件的连梁最先受到冲击。在遭受强烈地震时,连梁将作为结构的第一道防线而在墙肢屈服之前先达到屈服,尽可能的发挥其塑性变形能力以及耗散地震能量,可有效的减轻整个主体结构的损坏,因此如何提高连梁的性能也受到了国内外学者的广泛重视。但是从目前关于连梁的研究来看,各种文献资料中所用的试验方法不一致,提出的改善方法多种多样,但都有自身的缺陷。钢纤维能显著改善混凝土抗拉、抗弯、抗剪等力学性能,提高混凝土的延性和韧性,增加钢筋混凝土结构的变形能力和抗震能力。在钢筋混凝土连梁或者剪力墙中加入钢纤维,将会大大提高联肢剪力墙结构的承载能力和抗震能力。本文按照符合钢筋混凝土连梁实际受力状态的试验方法,设计并制作了1个钢筋混凝土连梁和5个具有不同钢纤维体积率的钢纤维钢筋混凝土连梁共6个试件,并对这6个试件进行了低周反复荷载作用下的试验研究,研究了钢纤维钢筋混凝土连梁的主要受力性能。在本次试验研究中主要完成了以下工作：(1)根据实际情况设计准备了符合连梁受力情况的实验装置,根据相关理论并结合实际应用情况设计了合理的试验方案,完成相关试验材料的配备和6个试件的设计与制作工作。(2)对本次试验的6个试件进行了低周反复加载并详细记录了在试验加载过程中裂缝的开展及分布情况。根据试验结果绘制了试件的骨架曲线和荷载——位移滞回曲线,结果表明,随着钢筋混凝土连梁中钢纤维体积率的增加,连梁荷载——位移滞回曲线的捏缩现象的到了明显的改善。当钢纤维体积率达到1.5%时,连梁的荷载——位移滞回曲线已经变得比较饱满。(3)深入研究了钢纤维对连梁受力及抗震性能的影响。本文通过研究试件的延性系数、能量耗散系数以及割线刚度等研究了试件的位移延性、耗能性能以及刚度等性能。最终得出,在钢筋混凝土连梁中加入钢纤维后,能够明显的提高连梁的延性,耗能能力以及连梁刚度,随着钢筋混凝土连梁中钢纤维体积率的增加,连梁的延性、耗能性能和刚度都呈现上升趋势。尤其当钢纤维体积率达到2%时,这几种性能改善效果都比较好。另外还对试件的承载力及不同钢纤维率连梁沿梁长的侧向位移进行了计算和分析,总结了在钢筋混凝土连梁中加入钢纤维的作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 钢纤维混凝土的发展及应用
• 1.2.1 钢纤维混凝土的概念及组成
• 1.2.2 钢纤维混凝土的发展与应用
• 1.2.3 钢纤维混凝土的增强机理
• 1.2.4 钢纤维混凝土的基本性能
• 1.3 钢筋混凝土连梁的研究现状
• 1.3.1 钢筋混凝土连梁的受力特点
• 1.3.2 钢筋混凝土连梁的研究状况
• 1.4 本文的主要研究内容
• 2 试件设计和制作
• 2.1 引言
• 2.2 试件设计
• 2.2.1 试件尺寸及形状
• 2.2.2 试件材料及参数
• 2.3 试件制作
• 2.3.1 模板制作及钢筋加工
• 2.3.2 试件浇筑
• 3 试验概况
• 3.1 试验方案及加载
• 3.1.1 试验方案
• 3.1.2 测点布置
• 3.1.3 试验装置及仪器设备
• 3.1.4 试验加载制度
• 3.2 试验过程
• 3.2.1 试验现象及破坏形态
• 3.2.2 试验现象小结
• 3.3 试验实测结果
• 4 试验结果分析
• 4.1 引言
• 4.2 试件的骨架曲线
• 4.3 试件的荷载—位移滞回曲线
• 4.4 钢筋应变分析
• 4.4.1 纵向钢筋应变分析
• 4.4.2 箍筋应变分析
• 4.5 试件的位移延性、耗能和刚度
• 4.5.1 位移延性分析
• 4.5.2 耗能性能分析
• 4.5.3 试件刚度分析
• 4.6 试件位移分析
• 4.7 连梁斜截面承载力计算
• 5 结论与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 建议与展望
• 参考文献
• 致谢