混杂钢纤维高强再生混凝土预应力梁抗裂性能研究

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为了改善混杂钢纤维高强再生混凝土(Hybrid steel fiber high strength recycled concrete,简称HSFRHSRC)受弯构件的抗裂性能,本文对HSFRHSRC试块进行了基本力学性能试验,分析混杂钢纤维(Hybrid steel fiber,HSFR)体积掺率对高强再生混凝土(Highstrengthrecycledconcrete,HSRC)力学性能的作用规律;通过HSFRHSRC预应力梁的正截面抗弯性能试验,研究HSFR纤维掺率、张拉控制应力σc。n及普通受拉纵筋配筋率对梁抗裂性能及延性的影响。本文的主要研究成果如下:(1)HSFR纤维的掺入对于改善HSRC脆性,提高其抗裂性能有较好成效。纤维作用效果随掺率增加呈先增后减趋势,综合考虑试验所研究的HSFRHSRC的基本力学性能,当HSFR纤维体积掺率为1.2%时,试块力学性能优异:抗压强度提升15.7%,劈拉强度提高101.2%。(2)对于试验梁的开裂荷载,预应力起到了最主要的作用,σcon越大开裂荷载越大(提高幅度达到37.5%),其次为纤维掺入的影响(提高23.3%),普通纵筋配筋率对开裂荷载的影响最小;对于屈服及极限荷载,HSFR纤维掺率的影响最大,屈服强度增幅高达37.5%,极限荷载提高了 50%,普通纵筋配筋率影响次之,随纵筋配筋率增加屈服荷载提高25%。分析试验梁的裂缝形态、宽度、数量及平均裂缝间距可以看出,HSFR纤维的掺入对于改善裂缝形态有较好效果,相较于S0-R14-0.65组,S1.2-R14-0.65组最大裂缝宽度较减小28.9%,同时裂缝数量增加36.4%,平均裂缝间距降低22.7%;纵筋配筋率增加同样有利于裂缝形态发展,S0.8-R16-0.65组较S0.8-R12-0.65组最大裂缝宽度减小16.5%,平均裂缝间距减小20.3%。(3)位移延性系数随着HSFR纤维掺率的增加,呈现先增大后减小的趋势,其中 S1.2-R14-0.65 组较 S0-R14-0.65 组提高了 94%,而 S1.6-R14-0.65 组较 S0-R14-0.65组仅提高6.8%;张拉控制应力σcon越高,梁的延性越差(位移延性系数降低幅度达46.8%),纵筋配筋率的提高能小幅提升(提升幅度12.7%)位移延性系数。(4)基于已有研究文献及规范研究成果,通过对关键影响系数进行拟合分析得到适用于HSFRHSRC预应力梁开裂弯矩与最大裂缝宽度的计算公式。(5)利用ANSYS APDL有限元模拟HSFRHSRC预应力梁弯曲破坏试验,结果与试验结果基本吻合,模拟效果良好。
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