钢纤维部分增强高强混凝土梁疲劳性能的试验研究

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1、第33卷第6期华北水利水电学院学报V0I．33No．62012年12月JournalofNoAhChinaInstituteofWaterConservancyandHydroelectricPowerDec．2O12文章编号：1002—5634(2012)06—0056—03钢纤维部分增强高强混凝土梁疲劳性能的试验研究张明，高丹盈，赵军(郑州大学，河南郑州450002)摘要：通过1根普通高强混凝土梁和3根钢纤维高强混凝土梁的疲劳试验，分析了疲劳荷载作用下钢纤维部分增强高强混凝土梁跨中挠度及裂缝宽度随循环次数增加的变化规律，探讨了钢纤维掺人层厚对钢纤维高强混凝土梁

2、跨中挠度及裂缝宽度的影响．结果表明，在高强混凝土梁中部分掺加钢纤维能够有效地控制梁的刚度及限制裂缝的发展，疲劳抗裂性能及变形性能随着钢纤维混凝土层厚的增加而提高．关键词：钢纤维；高强混凝土梁；疲劳；挠度；裂缝宽度随着钢纤维的广泛应用，钢纤维混凝土在混凝试件实际工作情况，试验梁两端采用平板橡胶支座．土结构中的应用得到了迅速发展，在公路、铁路、桥安置试验梁时要求几何对中，保持两支座等高，加载梁、工业民用建筑等领域的应用也越来越广泛¨．点与支座处均垫有钢板，以预防发生混凝土局部压这些结构形式在其服务期内除了承受静载作用外，坏．疲劳试验施加的疲劳荷载最大值为0．50M最还

3、承受疲劳荷载的作用．在疲劳荷载作用下，由于疲小值为固定值0．15M(根据试验机能够控制的最小劳累积损伤的影响，结构功能退化，结构变形及裂缝荷载选取)，M为试验梁的极限荷载．会影响结构的正常使用甚至安全性．因此有必要对表1试件设计疲劳荷载作用下钢纤维高强混凝土构件及钢纤维部分增强高强混凝土构件的疲劳变形性能及裂缝开展情况进行研究．笔者以疲劳试验为基础，分析了钢纤维高强混凝土梁疲劳荷载作用下的变形及裂缝宽度随钢纤维掺入层厚变化的发展规律．1试验概况根据混凝土结构试验方法标准，等幅疲劳试试验共制作了1根普通高强混凝土梁(梁号：L验加载程序包括静载试验、疲劳试验和破坏试验

4、3一0)和3根钢纤维高强混凝土梁(梁号：L一1，L一个阶段．静载试验阶段，按照静力单调加载试验的加2，L一3)，研究的目的是探求钢纤维高强混凝土梁载程序进行，首先进行预加载，检验设备是否正常后在第一次静载试验及经历一定疲劳循环次数重复加加载至疲劳上限、然后卸载；疲劳试验阶段，进行等载后的变形及裂缝发展规律以及钢纤维对其的影幅疲劳试验，加载频率为5Hz，在保持加载频率的响，在设计试验梁时主要考虑了钢纤维掺入层厚的基础上反复调节，保持荷载稳定，使误差不大于变化．试件设计见表1．±3％．在试验过程中，动荷载循环到1万、5万、10试验梁均采用跨中单点分级疲劳加载．为模拟万

5、、l5万、2O万、50万、100万、150万和200万次后收稿日期：2012—09—30基金项目：河南省教育厅科学技术研究重点项目(12A560013)．作者简介：张明(1981一)，男，河南安阳人，讲师，博士研究生，主要从事钢纤维混凝土结构性能方面的研究．高丹盈(1962一)，男，河南三门峡人，教授，博导，博士，主要从事新型复合材料结构理论及其应用方面的研究第33卷第6期张明，等：钢纤维部分增强高强混凝土梁疲劳性能的试验研究57停止，然后进行一次加载至疲劳上限的静载试验，量线如图2所示．测各级荷载下的应变、裂缝、挠度及其发展情况；在4．0破坏试验阶段，当试验重复

6、荷载达到要求加载的次数200万次后，如果试验梁仍未发生破坏，则继续进l3．5一无钢纤维一钢纤维掺入层厚为h／3行一次静载试验直至试验梁破坏．30—·一钢纤维掺入层厚为hi2—‘一全梁掺入钢纤维2试验结果分析2．50lO2030405060708O9OlO02．1跨中挠度发展规律循环次数历次2．1．1静载作用下挠度发展规律图2挠度与循环次数的关系曲线根据试验规程的要求，在疲劳试验前，要进行一在重复荷载作用初期1万次内挠度增加比较迅次加载至疲劳上限的静载试验，试验过程中测量各速，在5万～20万次内，挠度的增大速率变缓，超过级荷载下的挠度．笔者结合试验参数变化，分析了钢

7、20万次后，挠度的变化基本趋于稳定．挠度的增大纤维掺人层厚对高强混凝土梁跨中挠度的影响．图速率随着钢纤维掺人层厚的增大而变小，但影响并1给出了不同参数影响下第一次静载试验的梁跨中不显著，钢纤维掺入层厚的变化主要影响第一次静挠度发展情况．载作用下梁的跨中挠度．根据文献[5]与[6]，混凝6O土梁疲劳荷载作用下挠度不断增大的主要原因为：50在疲劳荷载作用下受拉区混凝土的疲劳裂缝宽度不Z40断增加，钢筋和混凝土间的黏结不断被破坏；受压区3O柱混凝土由于疲劳荷载作用产生的累计损伤及徐变；20为h／3为h／2截面削弱导致的混凝土构件刚度降低．该原理同样lO适用于钢纤维混凝土

8、及钢纤维高