钢-PVA纤维混凝土预制连梁抗震性能试验研究.pdf

第 卷第期 年月西安建筑科技大学学报(自然科学版)J X i a nU n i v o fA r c h&T e c h(N a t u r a l S c i e n c eE d i t i o n)V o l N o F e b 收稿日期:修回日期:基金项目:陕西省自然科学基础研究计划一般项目(面上)(J M );西部绿色建筑重点实验室自主研究课题(L S Z Z )第一作者:于婧(),女,博士,副教授,主要从事新型建筑材料及混凝土结构抗震的研究 E m a i l:y u j i n g c o mD O I:j 钢 P VA纤维混凝土预制连梁抗震性能试验研究于婧,贾会芳,张辉(西安建筑科技大学 土木工程学院,陕西 西安 ;西部绿色建筑国家重点实验室(X AUA T),陕西 西安 )摘要:为研究钢聚乙烯醇混杂纤维混凝土(S t e e l P o l y v i n y lA l c o h o lH y b i r dF i b e rC o n c r e t e,简称S P H F C)预制连梁的抗震性能,对个普通混凝土(R C)预制连梁试件和个S P HF C预制连梁试件进行低周往复加载试验,分析预制连梁的破坏过程、破坏形态、滞回性能、刚度及耗能能力等抗震指标,研究连梁基体材料和截面宽度对其抗震性能的影响,阐明了S P H F C预制连梁的破坏机理结果表明:R C预制连梁破坏时混凝土剥落现象严重,最终表现为剪切型破坏;S P H F C预制连梁破坏时几乎无混凝土剥落现象,充分发挥了纤维混凝土多裂缝开展的特点,最终发生弯剪型破坏;S P HF C预制连梁的承载力、延性、刚度和耗能能力均远高于R C预制连梁;分别增大S P H F C预制连梁基体强度或截面宽度,连梁承载力提高,延性和耗能能力略有降低本文提出的新型S P H F C预制连梁各项抗震指标均显著优于普通R C预制连梁,且制作简便,轻质高强,便于预制吊装,可在装配式结构中推广应用关键词:钢 P VA混杂纤维混凝土(S P HF C);拟静力试验;小跨高比预制连梁;抗震性能中图分类号:TU 文献标志码:A文章编号:()E x p e r i m e n t a l s t u d yo ns e i s m i cp e r f o r m a n c eo fS t e e l P V Ah y b r i df i b e r r e i n f o r c e dc o n c r e t ec o u p l i n gb e a mY UJ i n g,J I AH u i f a n g,ZHANGH u i(S c h o o l o fC i v i lE n g i n e e r i n g,X i a nU n i v o fA r c h&T e c h,X i a n ,C h i n a;S t a t eK e yL a b o r a t o r yo fG r e e nB u i l d i n g i nW e s t e r nC h i n a,X i a n ,C h i n a)A b s t r a c t:I no r d e r t os t u d yt h es e i s m i cp e r f o r m a n c eo fS t e e l P o l y v i n y lA l c o h o lH y b i r dF i b e rC o n c r e t e(S P H F C)p r e c a s t c o u p l i n gb e a m s,al o w c y c l er e c i p r o c a t i n gl o a d i n gt e s tw a sc a r r i e do u to no n eo r d i n a r yc o n c r e t e(R C)p r e c a s tc o u p l i n gb e a ms p e c i m e na n d t h r e eS P H F Cp r e c a s t c o u p l i n gb e a ms p e c i m e n s t o a n a l y z e t h e s e i s m i c i n d i c a t o r ss u c ha sf a i l u r ep r o c e s s,f a i l u r em o d e,h y s t e r e s i sp e r f o r m a n c e,s t i f f n e s s,a n de n e r g yd i s s i p a t i o nc a p a c i t yo ft h ep r e f a b r i c a t e dc o n n e c t i n gb e a m s T h e i n f l u e n c eo f t h em a t r i xm a t e r i a l a n ds e c t i o nw i d t ho f t h ec o n n e c t i n gb e a mo ni t ss e i s m i cp e r f o r m a n c ew a ss t u d i e d,a n dt h ef a i l u r em e c h a n i s mo fS P H F Cp r e f a b r i c a t e dc o n n e c t i n gb e a m sw a sc l a r i f i e d T h er e s u l t ss h o wt h a t t h ec o n c r e t ep e e l i n gp h e n o m e n o ni ss e v e r ew h e nt h eR Cp r e f a b r i c a t e dc o n n e c t i n gb e a mi sd a m a g e d,a n du l t i m a t e l ym a n i f e s t sa ss h e a rt y p ef a i l u r e T h e r ei sa l m o s tn oc o n c r e t es p a l l i n gw h e nt h ep r e f a b r i c a t e dc o u p l i n g b e a m o fS P H F Ci s d e s t r o y e d,w h i c hf u l l y s h o w st h ec h a r a c t e r i s t i c s o f m u l t i c r a c kd e v e l o p m e n to f f i b e rc o n c r e t e,a n df i n a l l yb e n d i n g s h e a rf a i l u r eo c c u r s T h eb e a r i n gc a p a c i t y,d u c t i l i t y,s t i f f n e s sa n de n e r g yd i s s i p a t i o nc a p a c i t yo fS P H F Cc o u p l i n gb e a m sa r em u c hh i g h e rt h a nt h o s eo fR Cc o u p l i n gb e a mB yi n c r e a s i n gt h em a t e r i a l s t r e n g t ho rc r o s s s e c t i o nw i d t h,t h eb e a r i n gc a p a c i t yo fc o u p l i n gb e a mi s i m p r o v e d,w h i l et h ed u c t i l i t ya n de n e r g yd i s s i p a t i o nc a p a c i t ya r es l i g h t l yr e d u c e d T h e r e s u l t s s h o wt h a t t h es e i s m i cp e r f o r m a n c eo fS P H F Cc o u p l i n gb e a mi ss i g n i f i c a n t l yb e t t e r t h a nt h a t o f o r d i n a r yR Cc o u p l i n gb e a m,a n d t h en e wS P H F Cp r e c a s tc o u p l i n gb e a mi s s i m p l e t om a n u f a c t u r e,l i g h t i nw e i g h t a n dh i g h i ns t r e n g t h,w h i c h i s c o n v e n i e n t f o r p r e f a b r i c a t i o na n dh o i s t i n g,a n dc a nb ep o p u l a r i z e da n da p p l i e d i na s s e m b l e ds t r u c t u r e s K e yw o r d s:s t e e l P VAh y b r i df i b e r r e i n f o r c e dc o n c r e t e;q u a s i s t a t i c t e s t;c o u p l i n gb e a m;s e i s m i cp e r f o r m a n c e目前我国建筑行业处于转型期,住宅产业化快速发展,这促使装配式建筑正逐渐成为主导的建筑形式 当前我国的城市住宅主要采用高层混凝土剪力墙结构,而目前关于装配式剪力墙结构的整体性能和抗震性能的研究尚不够充分,已明显阻碍了产业化发展进程预制连梁作为装配式剪力墙结构中主要的耗能构件,其抗震指标将显著影响结构整体的抗震性能因此,研究制作西安建筑科技大学学报(自然科学版)第 卷轻质高强的预制连梁具有十分重要的意义混杂纤维混凝土是一种可多尺度增强、综合性能更优的高性能复合材料 其卓越的变形能力和较高的损伤容限使其具备成为理想预制连梁基体材料的条件国内外学者将混杂纤维混凝土应用于柱 、梁节点 等然而,当前对纤维混凝土连梁的研究多集中于单一纤维混凝土连梁,混杂纤维混凝土预制连梁的相关研究成果较少夏冬桃等 发现适量的钢聚丙烯纤维对深梁抗弯性能的增强效果比单一纤维更明显刘胜兵等 提出钢聚丙烯纤维可提高深梁初始极限抗剪强度,提高幅值分别为 和 陈俊伟等 研究发现,与单一纤维混凝土梁相比,混杂纤维混凝土梁的抗冲击性能更好本课题组前期研究 发现P V A纤维和钢纤维可在不同尺度抑制裂缝发展,最终表现为混合正相关效应,可明显提高混凝土力学性能本文主要对个S P H F C预制连梁和个R C预制连梁试件进行低周往复加载试验研究,深入分析该新型预制连梁的抗震性能以期为装配式结构的相关研究和工程应用提供参考 试验概况 试验设计共设计制作了个小跨高比预制连梁试件,与原型构件的比例为其中个R C预制连梁C B ,个S P H F C预制连梁C B C B ,各试件设计参数见表采用两种配合比的S P H F C,分别记为S P H F C 和S P H F C,主要是强度指标不同,具体数值见表所示各试件配筋形式一致,其中腰筋和纵筋均为HR B ,箍筋为H P B ,采用对称配筋,试件尺寸和配筋详图如图所示,纵筋上应变片分布情况如图所示表试件主要参数T a b M a i np a r a m e t e r so f s p e c i m e n s编号梁宽/mm连梁材料连梁强度/MP a抗压抗拉C B R C C B S P H F C C B S P H F C C B S P H F C S P H F C预制连梁与两侧墙体的连接较为重要,为尽量模拟实际工程,先确定预制连梁埋入墙体长度,两端埋入长度为 mm,然后制作S P H F C预制连梁,待强度达到要求后将其吊装就位,随后绑扎两端墙体钢筋,支模并用C 的商品混凝土浇筑两端墙肢,待强度达标后拆模,则S P H F C预制连梁试件制作完成;R C预制连梁由C 商品混凝土一次性浇筑图试件尺寸和配筋F i g S p e c i m e ns i z ea n dr e i n f o r c e m e n t图纵筋应变片(mm)F i g L o n g i t u d i n a l r e i n f o r c e m e n t s t r a i ng a u g e/mm 材料性能S P H F C由水泥、硅灰、粉煤灰、石英砂、端钩型钢纤维、国产P VA纤维、聚羧酸高效减水剂和水按一定比例配制而成,配合比见表浇筑试件时,每批连梁试件预留个 mm标准立方体试 块 和个 标 准 抗 拉 试 块,抗 拉 试 块 厚 度 为 mm,截面尺寸如图所示当试块达到 天标准养护龄期后,混凝土强度会继续变化,所以为了测得加载时试件的材料性能,将试块与连梁同条件养护,在试件加载当天测量各试块的强度平均值,见表钢筋力学性能指标见表表S P H F C配合比T a b M i x t u r e r a t i oo fS P H F C基体材料水胶比砂胶比钢纤维/P VA纤维/S P HF C S P HF C 表钢筋力学性能T a b M e c h a n i c a lp r o p e r t i e so fm a t e r i a l s钢筋牌号钢筋直径d/mm屈服强度fy/MP a极限强度fu/MP aHP B HP B HR B HR B HR B 第期于婧,等:钢 P VA纤维混凝土预制连梁抗震性能试验研究图抗拉试块尺寸(mm)F i g T e n s i l e t e s tb l o c ks i z e/mm 加载装置和加载制度()加载装置采用建研式加载装置,加载时连梁竖立安装为防止试件端部发生转动,上部设置平行四边形连杆机构;下端块用压梁及螺杆固定在刚性基座梁上;为模拟连梁实际受力情况,将 k N液压伺服作动器作用于连梁跨中;同时,在L形加载梁两侧安装侧向支撑以保证作动器加载点与连梁在同一平面内,加载装置如图所示;图加载装置F i g L o a d i n gd e v i c e()加载制度为更精准地进行加载控制以及后期试验数据的对比,采用全位移控制加载,按照/ln/、/、/、/、/、/、/、/、/、/、/、/逐级加载,其中为加载位移,ln为连梁净跨试件屈服前,每级加载往复循环次;当试件荷载位移曲线出现明显的斜率变化或连梁纵筋达到屈服应变时则认为试件进入屈服状态,此后,每级加载往复循环次,当连梁承载力下降到峰值荷载的 时停止加载,加载制度如图所示图加载制度F i g L o a d i n gr e g i m e 试验现象和破坏形态 试件破坏模式为便于描述,规定加载时推为正,拉为负其中布置连梁位移计一侧为北(N)面,对面为南(S)面,连梁南(S)面左侧为西侧,南(S)面右侧为东侧各试件的破坏形态和裂缝分布情况如图所示图连梁破坏形态F i g F a i l u r em o d e so f c o u p l i n gb e a m试件C B 为普通现浇R C连梁加载至 m m时,连梁N面左下端脚部出现长约 c m的水平细微裂缝;此后,随着加载,在连梁N面左侧、S面右侧不断出现水平裂缝,裂缝由下端向上端、东侧向西侧延伸发展;加载至 mm时连梁N、S两面均出现出现常约 c m斜裂缝,mm时,N、S两面均出现长约 c m的对角主斜裂缝;加载至mm时,对角斜裂缝延伸扩展,纵筋屈服,此后每级加载往复循环次;加载至 mm时,连梁承载力达到峰值 k N,主交叉斜裂缝处由混凝土迸出,主斜裂缝扩展至 mm;加载至 mm时,混凝土出现大量剥落,可以看到内部碎石和钢筋,透过连梁裂缝可以看到对面,此外S面左侧出现竖向裂缝,连梁破坏严重已经达到峰值荷载的,连梁发生明显的剪切型破坏,连梁破坏形态如图(a)所示试件C B 为S P H F C预制连梁,连梁材料为S P H F C 加载至 mm时,连梁S面右侧靠近底部出现长约 c m的细微裂缝;此后,在连梁根部陆续出现若干条独立的细微水平裂缝;当加载至mm时,连梁S面左上角和右下角首次出现斜裂缝,长度约为 c m,原有右侧水平裂缝继续延伸扩展至连梁中部;加载至 mm时,S面出现多条较长的斜裂缝,且正向加载斜裂缝与负向加载斜裂缝相交;加载至 mm时纵筋屈服,斜向裂缝延展发展与连梁原有斜裂缝连结,出现多条交叉斜裂缝,此外在加载过程中开始听到“滋滋”声,钢纤维在裂缝处发挥桥联作用;加载至 mm时,连 梁 达 到 正 向 加 载 达 到 峰 值 荷 载西安建筑科技大学学报(自然科学版)第 卷 k N,S面右下角出现宽度为mm的水平裂缝,长度约为 c m;继续加载到 mm,连梁N、S两面底部出现的水平裂缝均贯通,连梁斜裂缝不再继续发展;加载至 mm,连梁底部水平裂缝宽度可以达到mm,随着位移继续增加,底部水平裂缝宽度继续扩展,斜裂缝不再产生直至连梁承载力降低到峰值荷载的,试验停止从裂缝发展特点来看,试件发生弯剪型破坏,破坏形态如图(b)所示试件C B 为S P H F C预制连梁,连梁材料为S P H F C 加载至mm时在连梁N面左下角部出现长度约为 c m长水平裂缝,此时开裂荷载为 k N;加载至mm时,S面右上角出现长度约为 c m的水平裂缝,至mm时连梁S面右下角出现两条长度约为 c m的斜裂缝,此时连梁上、下端块与连梁交接面出现竖向裂缝;加载至 c m时连梁纵筋屈服,在S面四个角部均有新的水平裂缝和斜裂缝产生,S面右上角水平裂缝延伸至连梁上端中部,裂缝宽度约为mm;加载至 mm在连梁四个角部出现更多的斜裂缝与水平裂缝,且在连梁跨中出现主斜裂缝,至 mm第二级时连梁N、S两面中部均出现对角交叉斜裂缝;加载至 mm时,连梁正负向均达到峰值荷载,S面右上角水平裂缝宽度达到mm;加载至 mm时S面上部水平裂缝宽度达到c m,与左上斜裂缝贯通并延伸至连梁跨中,下端水平裂缝与左下斜裂缝贯通;加载至 mm连梁承载力下降已超过峰值荷载的,试验停止加载从裂缝发展特点来看,试件发生弯剪型破坏,破坏形态如图(c)所示试件C B 为S P H F C预制连梁,连梁材料为S P H F C,连梁截面宽度增加为 mm加载至 mm时,在S面右下侧底部出现长约 c m的水平裂缝,此时开裂荷载为 k N;随着继续加载,在连梁底部陆续出现多条水平微细裂缝;加载至 mm时连梁S面上部出现长约 c m的水平裂缝,右侧出现多条长约c m的水平裂缝,在N面左上角及右下角首次出现多条斜裂缝;加载至 mm时连梁纵筋屈服,开始每级加载次循环;当加载至 mm时,S面左下侧及N面左上侧出现大量长度较短的斜裂缝,此时正向加载达到峰值 k N;随着继续加载,连梁两面跨中一直无新裂缝产生,但连梁S面及N面角部同一位置形成弧形主裂缝延伸至跨中,且裂缝宽度不断增大,至 mm第次循环时,弧形主裂缝处纵筋断裂产生巨大声响,试验停止从裂缝发展特点来看,试件发生弯剪型破坏,破坏形态如图(d)所示综合分析以上试件破坏模式和试验现象,得到以下特点:()R C预制连梁混凝土剥落现象严重,最终表现为剪切破坏S P H F C预制连梁在屈服前,出现少量水平微裂缝;屈服后,水平主裂缝周围伴有大量细微裂缝;达到峰值荷载时,微裂缝分布细密,未出现大面积混凝土剥落现象S P H F C预制连梁最终破坏形态均为弯剪型,表明混杂纤维的掺入会改变预制连梁的破坏形态;()当增大S P H F C预制连梁截面宽度时,试件C B 裂缝多集中于连梁与上下端块交界处,跨中几乎无明显斜裂缝,这是由于剪压区混凝土面积增大,连梁受剪承载力提高,裂缝发展受到抑制;()总体而言,S P H F C预制连梁均以水平裂缝为主,裂缝窄,长度短,最终表现为弯剪型破坏,表明S P H F C具有良好的应变硬化效应和拉伸性能,不仅可以增强预制连梁的抗震性能,同时可以控制剪切斜裂缝的产生和发展破坏时,未见大面积混凝土剥落,保证了连梁完整性 滞回性能各试件滞回曲线、骨架曲线,如图、所示对比R C普通连梁和S P H F C预制连梁可以发现,在荷载位移曲线达到峰值之后S P H F C预制连梁的强度退化较为缓慢,且极限位移和承载力均大于普通连梁;C B 相较于普通连梁C B 滞回曲线更为饱满,表明耗能能力较好;材料强度较高的连梁C B 滞回曲线比C B 的更加饱满,承载力有一定的提升,但提升的幅度不大;截面宽度增加后的C B 的承载力有所提升,但是捏缩效应更加明显图各试件骨架曲线对比F i g C o m p a r i s o no f s k e l e t o nc u r v e so fa l l s p e c i m e n s第期于婧,等:钢 P VA纤维混凝土预制连梁抗震性能试验研究图各试件骨架曲线对比F i g C o m p a r i s o no f s k e l e t o nc u r v e so fa l l s p e c i m e n s由图和图可得:()与R C预制连梁相比,S P H F C预制连梁的滞回环圈数明显增多,滞回曲线更加饱满,极限荷载和极限位移均显著提高,且骨架曲线下降段较为平缓,表明S P H F C预制连梁中纤维起到了较好的裂缝抑制作用,有效提高了连梁韧性;()C B 相对于C B ,材料抗压强度提高了 M P a,抗拉强度提高了 M P a,对连梁初始刚度并没有明显影响,试件峰值荷载提高 k N;()C B 相对于C B ,连梁截面宽度由 mm增加为 mm,连梁承载力提高了 MP a,初始刚度并无明显区别,滞回曲线捏缩更加明显,可见增加连梁截面宽度对连梁承载力有一定提升作用 承载力与延性各试件的屈服荷载由能量等值法 确定,极限荷载取峰值荷载的;延性用位移延性系数衡量,为极限位移u与屈服位移y的比值剪压比可反映连梁相对受剪承载力,剪压比过大会使试件延性性能降低,导致其发生脆性剪切破坏规范 规定,当连梁跨高比不大于 时,连梁剪压比应小于 剪压比计算公式如下Vufcb h()式中:为剪压比;Vu为连梁抗剪承载力,k N;fc为混凝土轴心抗压强度,MP a 由表分析可得:()S P H F C连梁的剪压比均低于普通混凝土连梁C B ,且低于 ,满足规范要求,体现了S P H F C连梁的延性优势;()与R C预制连梁C B 相比,S P H F C预制连梁C B 的峰值荷载和位移延性系数分别提高了 和 ,C B 提 高 了 和 原因一:P VA纤维在微观上推迟初始裂缝的产生,钢纤维在宏观上限制已有裂缝的发展,二者协同作用,可显著改善预制连梁承载力和延性;原因二:混凝土和端钩型钢纤维的黏结力会在预制连梁接近极限承载力时进一步加强,从而提高预制连梁承载力随着S P H F C强度的提高,试件C B 的位移延性系数降低了 这是由于增加钢纤维掺量,会劣化纤维的均匀分布情况,从而影响预制连梁延性;()增大S P H F C预制连梁截面宽度,C B 极限承载力比C B 提高了 ,位移延性系数降低了 这是因为预制连梁截面宽度的增加提高了混凝土项的抗剪贡献,然而在纤维掺量不变的情况下,增大截面宽度会使裂缝处纤维有效应力降低,控制混凝土裂缝发展的能力减弱,导致S P H F C预制连梁延性下降表各试件特征点试验结果T a b T e s t r e s u l t so f c h a r a c t e r i s t i cp o i n t so f e a c hs p e c i m e n试件编号加载方向屈服点峰值点极限点位移/mm荷载/k N位移/mm荷载/k N位移/mm荷载/k N破坏形态C B 正向 负向 剪切破坏C B 正向 负向 弯剪破坏C B 正向 负向 弯剪破坏C B 正向 负向 弯剪破坏 刚度退化采用割线刚度Ki表示各试件的刚度退化 由图可知,各试件刚度退化曲线规律基本一致,加载前期,裂缝不断产生和扩展,混凝土抗剪能力被削弱,刚度退化明显;加载后期,混凝土损伤演化完成,不再有新裂缝产生且已有裂缝不再扩展,故后期刚度退化不明显增大S P H F C强度,C B 的初始刚度明显大于C B ,之后刚度逐西安建筑科技大学学报(自然科学版)第 卷渐接近,表明S P H F C强度对预制连梁初始刚度的影响较大;增大S P H F C预制连梁截面宽度,C B 的初始刚度始终大于C B 图各试件刚度退化曲线F i g S t i f f n e s sd e g r a d a t i o nc u r v e 耗能能力采用累积耗能表示各预制连梁试件的耗能能力,各试件从开始加载到达到极限荷载时的累积耗能,如图 所示表给出了试件在特征点处的累积耗能图 累积滞回耗能位移曲线F i g C u m u l a t i v eh y s t e r e t i c e n e r g yd i s s i p a t i o n d i s p l a c e m e n t c u r v e表各连梁的累积耗能T a b C u m u l a t i v e e n e r g yc o n s u m p t i o no f e a c hb e a m编号累积耗能ES u m/k Nm屈服点峰值点破坏点C B C B C B C B 由图 和表可知:与R C预制连梁相比,S P H F C预制连梁在极限位移点的累积耗能提高了 ,混杂纤维混凝土充分发挥了多裂缝开展的特征,形成了良好的耗能体系,显著提高预制连梁抗震性能;提高S P H F C强度,预制连梁耗能能力降低,分析认为增加纤维掺量会使纤维 分 布 不 均 匀,使 其 无 法 充 分 发 挥 耗 能能力 连梁试件的钢筋应变片选取典型的应变片X D 进行分析,各试件在X D 位置处纵筋的应变滞回曲线如图 所示通过钢筋材性试验,得到纵筋屈服应变为 ,在图 中用水平直线表示图 钢筋应变滞回曲线F i g R e i n f o r c e m e n t s t r a i nh y s t e r e s i s c u r v e由图 可以看出,S P HF C预制连梁的纵筋应变明显高于R C预制连梁,且均达到屈服,而R C预制连梁底部纵筋并未达到屈服这是由于混杂纤维的加 入使连梁裂 缝开展 发 生 变 化,导致传力机制改变S P HF C预制连梁的弯曲破坏程度更加明显,且应变片X D 所在位置是连梁下端与固定端 交接处,此处 纵筋在 弯 曲 破 坏 中承担较多的应 力这也表明 在混杂 纤 维 混 凝 土连梁中纵筋性 能可以得到 充分发 挥,纵 筋 销 栓作用增强,应当 考虑连梁抗剪 承载 力 中 纵 筋 的抗剪贡献 混杂纤维对连梁的增强机理相关 学 者 提 出 了 多 种 抗 剪 承 载 力 计 算 模型 ,其中分项叠加思想被广泛采纳,我国现行规范 也体现了这一思想,认为普通混凝土连梁的抗剪作用由混凝土项和箍筋项组成,抗剪承载力计算公式如下Vu ftb h As vsfy vh()式中:ft为混凝土抗拉强度;b为连梁截面宽度;h为连梁截面有效宽度;As v为箍筋间距s范围内箍筋各肢的全截面面积;fy v为箍筋屈服强度应用公式()得到本文片预制连梁的抗剪承载力计算值Vuc a l,其与试验值Vut e s t的对比结果见表第期于婧,等:钢 P VA纤维混凝土预制连梁抗震性能试验研究表计算值与试验值对比结果T a b C o m p a r i s o no f c a l c u l a t i o nv a l u ea n dt e s t v a l u e试件编号Vut e s t/k NVuc a l/k NVut e s tVuc a lC B B C B C B C 由表可知,普通混凝土连梁抗剪承载力计算值与试验值吻合良好,而纤维混凝土连梁抗剪承载力试验值远高于计算值,可从S P H F C预制连梁的破坏过程分析这一现象以及混杂纤维对连梁的增强机理混杂纤 维 主 要 通 过 其 抗 拉 和 增 韧 作 用 提 高S P H F C连梁强度当连梁未开裂时,主要由混凝土承担拉力;连梁出现裂缝后,裂缝处混凝土退出工作,桥联于裂缝间的纤维开始发挥其抗拉作用,早期主要由P VA纤维承担拉力,有效抑制了裂缝的产生;随着裂缝发展,P VA纤维被拉断或拔出,钢纤维逐渐开始发挥作用并进入强化阶段一方面,混杂纤维有效分担了分布钢筋的一部分应力;另一方面通过对纵筋应变分析可得混杂纤维混凝土与钢筋之间有较好的粘结性能,故二者变形协调能力增强,从而提高纵筋的销栓作用,使S P H F C连梁承载力提高纵筋屈服后,连梁可继续承受荷载;当连梁达到极限承载力时,其抗剪承载力比普通混凝土连梁提高了 左右所以混杂纤维混凝土预制连梁的抗剪承载力除应考虑混凝土项和箍筋项的贡献外,还应考虑纤维项和纵筋项的贡献 结论本文提出将性能更加优越的钢 P VA混杂纤维混凝土应用于小跨高比预制连梁,通过拟静力试验,与普通R C预制连梁做对比,得到以下结论:()S P H F C预制连梁的裂缝发展得到有效控制,几乎无混凝土剥落现象,保证了连梁的完整性,最终发生弯剪型破坏,破坏程度远小于R C预制连梁;()S P H F C预制连梁的承载力、延性、刚度和耗能能力均远高于R C预制连梁,分别可提高 、,可 见S P H F C预制连梁的综合抗震性能显著高于R C预制连梁;()提高连梁基体强度,连梁的承载力提高,延性降低依据本文研究结果,建议钢纤维掺量为 ,P VA纤维掺量为 增大连梁截面宽度,连梁承载力提高而延性降低,建议采用合适的连梁截面尺寸;()混杂纤维混凝土中纤维的桥联作用,使裂缝的开展模式发生改变,从而改变传力机制,纤维和纵筋对连梁的抗剪承载力有明显的促进作用,因此应同时考虑混凝土,箍筋,纵筋和纤维对混杂纤维混凝土连梁的抗剪贡献;()本文提出的S P H F C预制连梁制作简单,可以减少钢筋用量,抗震性能明显优于R C预制连梁,可以达到轻质高强的效果,有利于预制吊装,可为预制装配式结构的相关研究和施工提供参考参考文献R e f e r e n c e s郝际平,薛强,黄育琪,等装配式建筑的系统论研究J西安建筑科技大学学报(自然科学版),():HA OJ i p i n g,XU EQ i a n g,HUAN GY u q i,e ta l R e s e a r c ho fp r e f a b r i c a t e db u i l d i n gb a s e ds y s t e mt h e o r yJ J X i a nU n i v o fA r c h&T e c h(N a t u r a l S c i e n c eE d i t i o n),():张永鸿,任双宏,袁顺利国内基于超高性能混凝土(UHP C)的装配式建筑连接应用研究综述J建筑结构,(增):Z HANGY o n g h o n g,R E NS h u a n g h o n g,YUANS h u n l i D o m e s t i cb a s e do nu l t r ah i g hp e r f o r m a n c ec o n c r e t e(UHP C)r e v i e wo fr e s e a r c ho nc o n n e c t i o na p p l i c a t i o no fp r e f a b r i c a t e d b u i l d i n g sJB u i l d i n g S t r u c t u r e,(S):吴刚,冯德成,徐照,等装配式混凝土结构体系研究进展J土 木 工 程 与 管 理 学 报,():,WU G a n g,F E N G D e c h e n g,X U Z h a o,e ta l R e s e a r c hd e v e l o p m e n t s i np r e c a s t c o n c r e t e s t r u c t u r a l s y s t e m sJJ o u r n a lo fC i v i lE n g i n e e r i n ga n d M a n a g e m e n t,():,鲁余勇,冯云,杨国梁,等全装配式混凝土框架综述J工 程 抗 震 与 加 固 改 造,():,L U Y u y o n g,F E NG Y u n,YAN G G u o l i a n g,e ta l S u mm a r yo fw h o l l yp r e c a s t c o n c r e t e f r a m eJ E a r t h q u a k eR e s i s t a n tE n g i n e e r i n ga n d R e t r o f i t t i n g,():,R O S S IPH i g hp e r f o r m a n c e m u l t i m o d a lf i b e rr e i n f o r c e dc e m e n tc o m p o s i t e s:t h eL C P Ce x p e r i e n c eJA C IM a t e r i a l sJ o u r n a l,():N EMK UMA RB a n t h i a H y b r i df i b e rr e i n f o r c e dc o n c r e t e(H y F R C):f i b e rs y n e r g yi nh i g hs t r e n g t hm a t r i c e sJM a t e r i a l s&S t r u c t u r e s,():姚志雄,周健纤维增强活性粉末混凝土(R P C)断裂能的研究J建筑材料学报,():YAOZ h i x i o n g,Z HOUJ i a n S t u d yo n f r a c t u r e e n e r g yo fr e a c t i v ep o w d e rc o n c r e t er e i n f o r c e db ys t e e l p o l y p r o p y l e n eh y b r i df i b e rJ J o u r n a l o fB u i l d i n gM a t e r i a l s,():T E NGS,A F R OUGH S A B E TV,OA T E R T A GCPF l e x u r a l b e h a v i o r a n dd u r a b i l i t yp r o p e r t i e s o f h i g hp e r 西安建筑科技大学学报(自然科学版)第 卷f o r m a n c eh y b r i d f i b e r r e i n f o r c e dc o n c r e t eJC o n s t r u c t i o na n dB u i l d i n gM a t e r i a l