钢筋混凝土T型组合梁抗剪性能研究.pdf

卢文 明： 钢筋混凝土 T型组合 梁抗剪性 能研究 6 7 钢筋混凝土 T型组合梁抗剪性能研究 卢文明 ( 运城市建筑 工程有 限公 司。 山西运城0 4 4 0 0 0) 【 摘要】 通过 A N S Y S有限元软件对钢筋混凝土组合 T梁的模拟， 来分析影响结合面抗剪性能的因素， 并 通过灰色关联分析 ， 总结出对影响结合面抗剪性能主要的因素， 得出合理的箍筋间距及叠合面高度。 【 关键词】 钢筋混凝土 ； 抗剪性能 【 中图分类号】 T U 3 7 5 1 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 - 6 8 6 4 ( 2 0 1 1 ) o 2 - 0 0 6 7 0 3 钢 筋混 凝 土组合 结 构是 在预 制 构件 上加 浇一 层 现浇混凝土而形成的一种装配整体式结构形式 ， 组合 结构也 称叠合 结 构。钢 筋混凝 土 组合 梁 桥在 中小 跨 径的桥梁 中有着广泛 应用 ， 它 是腹板 采用预 制梁 而翼 缘与桥面板整体现浇而形成的桥梁结构形式。组合 梁桥最 大的特 点在 于 加强 桥梁 受力 的整体 性 。但 是 由于这种结构需要进行二次混凝土浇筑， 预制构件与 后 浇混凝土能 否整体 共 同工 作是一个 重要 问题 ， 它不 仅影 响组合梁桥 的承 载能力 ， 也是影 响钢筋混 凝 土组 合梁桥发展的主要原因。因此 ， 对组合梁桥承载性能 的研究主要是对组合梁结合面抗剪性能的研究。 1 T型组合梁结合面抗 剪性 能的有 限元分析 1 1 模型 的建立 钢筋混凝土 T型组合梁整体为 T型截面。采用叶 r 点耦合的方法来模拟。由于结构是对称的， 因此采用了 半跨模型。对于预制梁 的加载是 根据预制梁所 承担的 后浇混凝土的重量进行， 把后浇混凝土的重量分配到每 一 个 节点上。1号梁桥面板 厚为 2 0 0 m m， T梁高 为 1 2 5 0 m m， 箍筋间距为 4 0 0 m m， 箍筋直径 1 0 m m， 混凝 土强 度为 C 3 5 ； 2 号梁至 4号梁桥面板厚为 2 5 0 m m， 除了箍筋 间距 变化外其它条件相同 ； 5号梁至 l 3号梁桥面板厚 为 3 0 0 ra m， 考虑箍筋间距和直径 的变化 ， 混凝 土强度 相同 ； l 4号至 2 2 号梁在桥面板厚为2 5 0 m m情况下， 且其它条 件相同时， 考虑不同新旧混凝土强度的组合， 混凝土强 度选择为 C 3 5 、 C 2 5和 C A 5 。 1 2 数值模 拟结果 数值模拟的结果主要是A N S Y S 计算的结合面的平 均剪应力值， 根据结合面上的节点的艋 向剪应力求得。 以2号梁为例。图 l 为2号梁结合面艋向剪应力。 从 图 1中可以看 出， 在 结合 面上 除了在加 载位置 的剪应力较大， 其它的剪应力的大小都在结合面的平 均破坏剪应力以下， 说明在公路 I 级荷载作用下， 各个 梁的结合面不会因为剪应力过大而发生破坏。结合 面上的剪应力值的范围也变化不大， 则通过结合面的 平均剪应力来进行分析具有合理性。 ，惴 ” ， ” 一 ” 图1 结合面上的 向剪应力 图 2至图 4分别 为箍 筋间距 、 直径 ， 预制截 面高 度 与组合截面高度之 比 对结合 面剪应 力的影 响。 1 4 g 1 2 z 1 茴0 8 0 6 窭 0 +2 、3 4 号梁+ 5 、6 、7 号梁 + 8 、9 、1 0 号梁一 1 1 、1 2 、1 3 号粱 图2 箍筋间距对结合面剪应力的影响 从 图 2可 以看 出， 随着箍筋间距的增大 ， 结合面的 剪应力也在增大。这与实际情况完全相符。从增大 的情况来看， 在箍筋间距为 4 0 0 m m时， 结合面的剪应 力值基本小于平均破坏 剪应力 ， 说 明规 范 中对 于箍筋 间距的规定能满足要求 。当箍筋间距为 3 5 0 m m 时 ， 相 对的剪应 力值 减小 要大， 也就是 在箍筋 间距 小 于 3 5 0 m m后， 剪应力的减小程度在减小。虽然再减 小箍 筋间距 ， 也可减小结合面的剪应力， 有利于结合面抗 剪 性能 的提 高 ， 但 减 小的 程度 不大 ， 而且过 密 的配筋 会造成浪费。因此经分析箍筋的间距在 3 5 0 m m 是比 较合适的， 既能保证结合面的剪应力不会超过允许的 剪应力 ， 又能保证钢筋的合理利用。 6 8 低温建筑技术 2 0 1 1 年第 2 期( 总第1 5 2 期) 吕 乒 至 趋 躲 蜉 1斗 + 5 、8 、1 1 号梁+ 6 、9 、1 2 号梁 + 7 、1 0 、1 3 号梁 图3箍筋直径对结合面剪应力的影响 图 3表明 ， 随着箍筋直径 的增加 ， 结合而的剪应力 减小 。实际情 况 中， 当箍 筋 直径较 小 时 ， 增 加箍 筋 直 径会提高抗剪强度， 但过大的箍筋直径会使钢筋表面 与混凝土之间粘结应力增 加 ， 从而增 大 二者 之间 的相 对滑移和剪切面的裂缝宽 度 ， 使裂缝 表面 的突 出物 之 间 的咬合 程度减 小 ， 剪 切面 的抗 剪能 力便 因此下 降。 因此对于箍筋直径 ， l O m m或 1 2 m m是 比较合适的。 1 8 自 主 1 2 0 8 饲 0 4 露 0 1 、4 、8 号梁 图4 对结合 面剪应力的影响 对结合面剪应力的影响可从图4中得出， 即随 着预制截面高度与组合截面高度之比 的增大， 结合 面的剪 应力 也在增 大 ， 也就 是说 预制 梁 的高 度越 大 ， 则结合面的剪应力也越大 。 而从试验 中得 出的结论是 随着 的增大， 结合面的剪应力在减小， 且 O 大于 0 7时， 不会再有斜裂缝沿结合面发展的情况。 两者出 现不同， 分析原因是在进行组合梁设计时， 当减小了 桥面板的厚度时， 梁的整体抗弯惯矩减小了， 所得横 向分 配系数 较大 ， 使 得单 梁所 受 的弯 矩 和剪力增 大 ， 从而使结合面 的剪应力增大 。 2 数值模拟结果分析 根据数值模拟结果， 考虑预制截面高度与组合截 面高度之比 ， 组合前第一阶段作用的弯矩与预制构 件截面极限承载弯矩之比 ， 箍筋的直径和间距以及 考虑预制梁混凝土强度 和后 浇混凝 土强度 ， 采用 灰色 关联理论分析方法， 得出影响组合面抗剪承载力的主 要 因素 。 2 1 灰色关 联度 灰色关联度 是 序列 之间 联 系紧 密程度 的数 量 表 征 ， 当进行 系 统分 析 ， 研 究 系统特 征行 为与相关 因素 行为关系时 ， 主要关 心 的是 系统特 征行为序 列与各 相 关因素行为序列关联度的大小顺序， 而不完全是关联 度在数值上的大小， 因而提出了关联度的概念 。 设 为系统 特征行 为序列 ， 。 ， ， 为相关 因素行 为序列 ， y为灰色关联度 ， 若 y y 。 ， 则称 因素置 优于 因素 ， 灰 色关联序反 映了相关 因素对系统 行为影 响 程度的大小。 2 2 影响因素分析 由数值模拟所得结合面 的剪 应力 ， 将 1 号 梁至 1 3 号 梁的叠合特征参数 和 O ， 以及箍筋的直径 d 和间 距 s 作为影响结合面剪应力的关联因素。 以数值模拟 的l 3 片梁的结合面的平均剪应力 作为系统特征行为 序列 X o ( )I ：1 ， 2 ， ， 1 3 ， 以模拟参数叠合特征 参 数 和 ， 以及 箍筋的直径 d和间距 s 作 为相关因 素行为序列 ， ( 后 ) 1 j =1 ， 2 ， ， 1 3 ； f =1 ， ， 4 。 表 1 为考虑 和 ， 以及箍筋 的直径 d和问距 s 所得到的 相应影 响因素 的关联度 。 表 1 影 响因素 的关联度 根据关联度计算结果， 关联度排序如下： y 衅 7 即箍筋的间距对结合面的剪应力的影响 最大， 其次是预制截面高度与组合截面高度之比 ， 再 次是组合 前第 一 阶段作 用 的弯矩 与 预制构 件截 面 极限承载弯矩之比 ， 最后是箍筋的直径。 表 2考虑的影响因素是预 制梁混凝 土强度 和 后 浇混凝 土强度 的关联度 。 表2 影响因素的关联度 O 6 6 9 5 73 0 5 6 1 9 8 根据表 2关联度计算结果， 关联度排序如下： y 。 。 y 舵。 所 以， 各个关 联 因素对结合 面剪应 力的影 响大 小依次为 ： ， 即预制梁混凝土的强度对结合 面剪应力 的影 响大于后浇混凝土强度 。 3 结语 综上讨论的影响因素中， 箍筋间距有着最重要的 作用， 减小箍筋问距可 以显著改善结合面的抗剪性 能。 对于 与 ， 当 不变， 随着 的增大， 预制梁 截面受压区混凝土应变增大； 当 不变， 随着 的增 委玉奇等 ： 运用碳纤维 布加固混凝 土结构施工技术 运用碳纤维布加 固混凝 土结构施工技术 委玉奇 ， 贾云龙 f 陕西铁路工程职 业技术 学院 建筑工程系 ， 陕西渭南7 1 4 0 0 0) 【 摘要】 碳纤维布加固技术是指采用高性能粘结剂将碳纤维布粘贴在建筑结构构件表面， 使两者共同工 作， 提高构件的承载能力 ， 从达到对建筑物进行加固、 补强的目的。该工程通过运用碳纤维布， 对车间腐蚀屋架有 效加固， 取得了良好的效果。 【 关键词】 碳纤维布； 混凝土结构； 施工技术 【 中图分类号】 T U 5 2 8 5 7 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4( 2 0 1 1 ) 0 2 0 0 6 9 0 2 1碳纤维布加 固 碳纤维布加 固 技术 是指 采用 高性 能 粘结 剂将 碳 纤维布粘贴在建筑结构构件表面， 使两者共同工作 ， 提高结构构件的( 抗弯、 抗剪) 承载能力 ， 从而达到对 建筑物进行加固 、 补强 的 目的。碳纤 维布 加 固具 有 以 下几个优点： 强度高( 强度约为普通钢材的 1 0倍) ； 加固后大大提高结构的耐腐蚀性及耐久性； 自重 轻( 约2 0 0 g m ) ， 基本不增加结构 自重及截面尺寸； 施工简便( 无需使用大型施工机械及周转材料) ， 易于 操作； 施工工期短 ( 本工程仅用一周时间) ； 柔性 好 ， 易于裁剪 ， 适用范 围广 。 碳纤 维加 固技 术适 用 于各 种结 构类 型 和部 位 的 加固修补， 如梁、 板 、 柱 、 桥梁、 简体、 壳体等结构， 只要 基层混凝 土的强 度 等级不 低 于 C 1 5即可 ； 另外 ， 对 于 砖砌体的某些力学性能也可以通过碳纤维进行加固。 粘贴碳纤维结构加固技术是一种新型的加固技术， 已 经得到较为广泛的应用， 并已产生较大的经济效益。 2工程概 况 某化工厂制酸 年问 ， 建 于 1 9 8 8年 ， 长期 受酸 性气 体侵蚀， 三根薄腹梁下弦混凝土开裂、 酥松、 剥落 ， 钢 筋外露 ， 并遭受严重 腐蚀 。显然 钢筋受 力 截面 已被削 弱， 危及结构安全； 经与设计人员、 车问工作人员一起 进 行分析 比较 ， 决 定选择 粘 贴碳纤 维 布进行 加 固 ， 防 止酸性性气体的进一步侵蚀 ， 延长梁的使用 寿命 ( 薄 腹梁见 图 1 ) 。 L 1 厂 厂 l l l l l I J 1 I I 1 1 9 5 0 1一 粘贴碳纤维布二层 ( 第一层宽度3 0 0 ram，第二层宽度3 1 0 ram) 图1薄腹梁加固 3 碳纤维布加 固设计 首先， 利用回弹法对屋架薄腹梁混凝土进行强度检 测， 以供加固参考。经检测， 混凝 土实际强度为 C 3 0 。 根据设计图纸， 以及现场混凝土、 钢筋的腐蚀情况， 考虑 提高薄腹梁下弦的抗拉强度等级， 决定将 6 1 0 m m宽的 T 7 0 0 S型碳纤维布分裁两半 ， 分两层粘贴在下弦的底面 及两侧( 薄腹梁下弦宽度为 2 0 0 ra m) ， 加固后， 相当于增 0 0o 0o 00 0 0 00 o0 00 oo 0 0 00 00 0 0 00 0o 00 00 0 o 00 00 00 oo 0 0 00 0 0 00 o0 00 00 00 00 0 o 00 00 o0 o0 0 0 00 o0 00 0o 0o o0 00 00 0o 0 大 ， 预 制梁 截 面受压 区混 凝土 的高度 增 大。 这 两 种情 况都使得叠合截面在二期荷载作用下的中和轴下移， 从而增大了受剪 时剪 压 区混凝 土面积 ， 提高 了剪 压区 混凝土的受 剪承载 力 。 同 时， 预 制梁 截 面预压 区 的存 在， 抑制了斜裂缝的发展。 所以， 增大 与 可提高 组合梁的斜截面承载力 ， 也就提高了结合面的抗剪承 载力。 当 和o t 过大时， 组合梁的斜截面承载力将减 小 ， 也就 会影 响结 合 面的抗剪 承载 力。 最后 考虑 的 因 素是箍筋 的直 径。 而 对 于混凝 土强 度 的影响 ， 混 凝土 强度越高则结合面的抗剪能力越强， 预制梁混凝土的 强度对结合面剪应力的影响大于后浇混凝土强度。 参考文献 1 洪炳钦， 杨俊杰， 杨遒 叠合梁斜截面抗剪性的试验研究 J 浙江工业大学学报 ， 2 0 0 7 ， 3 5 ( 4 ) ： 4 6 4 4 6 8 2 裘进荪， 林俊侠， 张国英， 等 钢筋混凝土叠合梁斜截面抗剪 强 度的试验 研究 及 汁算 方法 J 浙江 工业 大学学 报 ， 1 9 9 2， 2 6 ( 2 ) ： 1 5 31 6 4 3 刘思峰， 郭天榜 ， 方志耕 灰色系统理论及其应用 M 北京： 科学 出版社 ， 2 0 0 0： 5 1 1 l O 收稿 日期】 2 O l Ol O一 2 7 作者简介 卢文明( 1 9 6 6) ， 男， 山西运城人， 工程师， 主要 从 事建筑技术工作 。 红拗