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原文传递高强轻集料钢筋混凝土梁抗剪力学性能试验研究

论文题名：	高强轻集料钢筋混凝土梁抗剪力学性能试验研究
关键词：	轻集料混凝土;抗剪性能;混凝土强度;配箍率;大跨桥梁;钢筋混凝土梁
摘要：	轻集料混凝土(LightweightAggregateConcrete，简称LWAC)具有轻质、高强、抗震性、耐久性好的特点，而高强轻集料混凝土(High-strengthLightweightAggregateConcrete,简称HLWAC)具有更广的应用前景。次轻集料混凝土也如此(SpecifiedDensityConcrete，简称SDC)。在桥梁的桥面铺装层和上部承重结构中采用HLWAC，能大大减轻桥梁自重、增大跨距、提高抗震性能，因此高强轻集料混凝土是今后大跨桥梁优选的建筑材料之一。但是，其力学性能研究仍然存在一些急需解决的问题，如轻集料混凝土弹性模量相对较低、脆性大。因此，对高强轻集料钢筋混凝土梁的抗剪性能进行试验研究，将是一项具有重要的理论意义和现实意义的课题。在工程中应用强度高达60MPa的高强轻集料混凝土在一些发达国家已经普遍，而目前国内只对强度较低的轻集料混凝土构件的力学性能作过研究，对强度为60MPa甚至更高的高强轻集料混凝土的结构及力学性能研究尚未进行，而抗剪问题便是其中之一。因此，本文在分析现有国内外有关轻集料资料的基础上，研究了在有、无腹筋的情况下高强轻集料以及次轻集料钢筋混凝土梁抗剪性能，分析了混凝土强度、配箍率、剪跨比对构件抗剪强度的影响，并在分析本次试验和国内外相关试验研究的基础上，提出了高强轻集料混凝土梁斜截面抗剪极限承载力的计算公式，为高强轻集料及次轻集料混凝土的研究提供了试验依据。论文的主要内容按章节先后包括以下几个方面： 1.简述了轻集料混凝土的特点和目前国内外在桥梁工程中的应用概况，分析了有关轻集料混凝土力学性能的理论研究现状，列举了我国对轻集料混凝土的研究所取得的成果以及不足，在总结当前轻集料混凝土存在问题的基础上，提出了本文研究的主要内容和目标。 2.介绍了试验概况，包括试件的设计与制作、材料的性能指标、试验的前期工作、试验方案和加载与测量等内容。 3.通过对16根试验梁的抗剪试验，分析了高强轻集料混凝土梁(以下简称LC梁)及次轻集料混凝土梁(以下简称SC梁)的抗剪承载力，研究了剪跨比、混凝土强度、配箍率对抗剪承载力、抗剪承载力特征值、混凝土抗剪强度的影响。试验研究表明：LC及SC梁的抗剪承载力随混凝土强度、配箍率的提高而提高；在相同剪跨比下LC梁的极限抗剪承载力比SC梁和普通混凝土梁(以下简称NC梁)的要小。混凝土强度的提高能提高极限抗剪承载力，但抗剪承载能力特征值反而降低，说明随着混凝土强度的提高，极限抗剪承载力提高的幅度不大。当剪跨比较大时，混凝土抗剪承载力在梁破坏以前存在一个峰值，且达到这个峰值以后，混凝土继续贡献其抗剪能力。混凝土抗剪强度，随着剪跨比的增加、混凝土强度增加、配箍率的提高而降低。 4.分别研究了试验梁不同部位处的箍筋应变的变化情况、主筋应变的变化情况以及LC与SC梁在相同情况下箍筋应变的对比分析；分析了不同影响因素对LC和SC梁的挠度影响，及试验梁的破坏形态和裂缝的扩展变化状况。试验研究表明：箍筋对斜裂缝的开裂影响很小，开裂后箍筋对抗剪起主要作用，且构件破坏以前，剪跨中部箍筋应变较大，而在支座和集中加荷点附近，箍筋拉应变较小或处于受压状态，出现箍筋应变“两侧小，中间大”的现象。所有试验梁破坏以前，梁的挠度随剪跨比的增大而增大，而混凝土强度、配箍率对梁的挠度影响很小。在相同情况下，LC梁的挠度要比SC梁大。LC梁破坏形式与NC梁有相同的破坏形式，剪切破坏时表现出明显的脆性，破坏面较光滑；而SC梁破坏时裂缝曲折，斜裂缝间混凝土碎渣较多。 5.对本次试验数据进行归纳分析，并基于现有规程中的公式，结合本次试验和国外学者的试验数据，提出了简明、合理的抗剪承载力公式以及该修正公式所适用的范围。结果表明，试验值与计算值吻合良好。高强轻集料混凝土梁的力学性能的研究是一项综合性较强的研究领域，而抗剪问题又涉及多种影响因素，研究的难度较大。本文根据有、无腹筋情况下高强轻集料及次轻集料钢筋混凝土梁的抗剪试验，对其抗剪性能作了较系统的研究，取得了一些成果，并回归分析了高强轻集料混凝土梁斜截面抗剪极限承载力的计算公式及该公式所适用的范围，为今后高强轻集料混凝土理论研究和工程应用做一些有益的补充。本文得到国家高技术研究发展计划资助项目《高性能轻质结构混凝土用于大跨径桥梁的研究(2002AA335080)》的资助
作者：	尹华泉
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	刘沐宇;丁庆军
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2006
正文语种：	中文