轻骨料预应力混凝土板冲切强度的研究.pdf

2 0 1 0 年 第 6期 (总 第 2 4 8 期 ) Nu mb e r 6 i n 2 0 1 0 ( T o t a l No 2 4 8 ) 混 凝 土 Co nc r e t e 混凝土制品 CONCR ETE P RODUCTS d o i ： 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 0 0 6 0 3 5 轻骨料预应力混凝土板冲切强度的研究 杨秋宁 1 ,2 ,3 。毛明杰 1 , 2 , 3 ( 1 宁夏大学 土木与水利工程学院 ，宁夏 银川 7 5 0 0 2 1 ；2 宁夏节水灌溉 与水资源调控工程技术 中心 ，宁夏 银川 7 5 0 0 2 1 ； 3 旱区现代农业水 资源高效利用教育部工程研究 中心 ，宁夏 银川 7 5 0 0 2 1 ) 摘要 ： 鉴 于我 国规范对轻骨料预应力混凝土板 冲切 强度计算 未作 明确规定 ， 根据所进行 的轻骨料 ( 珍珠 岩系人造轻骨料 AS L) 预应力 混凝土板冲切特性试验结果， 对我国现用规范计算公式的结果精度进行了评估。并结合文献资料对国外研究者已提出的预应力混凝土板 计算方法进行 了评估完善 ， 提出了符合设计实践 的轻骨料预应力混凝土板冲切强度的计算模式 。 关键 词： 预应力板 ；轻骨料 ；冲切 强度 中图分类号 ： T U5 2 8 7 2 文献标志码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 0 ) 0 6 O l 1 5 一 O 3 Pu nc hi ng s he ar s t r e ngt h o f pr es t r e s s ed s l a bs wi t h l i gh t we i ght agg r eg at e Y A NG( u - n i n g 1 2 , 3 MAOMi n g -j i e ， ( 1 S c h o o l o f Ci v i l a n d Hy d r a u l i c E n g in e e r i n g ； Ni n g x i a U n i v e r s i ty， Y i n c h u a n 7 5 0 0 2 1 ， C h i n a ； 2 E n g i n e e r i n g T e c h n i q u e R e s e a r c h Ce n t e r f o r W a t e rS a v i n gI r r i g a t i o n a n dW a t e rRe s o u r c e si nNi n g x i a， Yi n c h u a n 7 5 0 0 21 ， Ch i na ；3 E n gine e r i n gRe s e a r c hCe n t e ro f M i ni s t r yo fEd u c a t i o n for E f fi c i e nt U t i l i z a t i o n o f Mo d e m A g r i c u l t u r e W a t e r Re s o u r c e s i n A ri d ， Yi n c h u a n 7 5 0 0 2 1 ， C h i n a ) Abs t r a c t ： T he mo d e l f o r c a l c u l a t i n g t h e c r a c ki n g o f p r o t e c t i v e l a y e r i n r e i n f o r c e d c o nc r e t e s t r u c t u r e d u e t o r e ba r c o r r o s i o n wa s e s t a b l i s h e d b a s e d o n t h e fic t i t i o u s c r a c k mo d e 1 F i r s t ， a c c o r d i n g t o t h e c r a c k i n g p h e no m e n o n o b s e r v e d i n e x p e r i me n t ， t h e m a x i mu m e x p a n s i o n f o r c e o f c o r r o s i o n we r e p r e d i c t e d b y a mo d e l e s t a bl i s h e d b a s e o n f r a c t ur e me c ha n i c s a n d me c h a n i c s o f e l a s t i c i t yTh e c ompa r i s o n o f c a l c ul a t i o n r e s ul t wi t h e x p e r i m e n t a l d a t a de mo n s t r a t e s t h a t t h e p r o po s e d mo d e l i s f e a s i bl e f o r p r e d i c t i n g t h e e x p a n s i o n c r a c k i n g o f c o n c r e t e p r o t e c t i v e l a y e r du e t O c o r r o s i o n o f r e b a r Ke y wor ds ： p r e s t r e s s e d s l a b s ； l i g h t we i g ht a g g r e g a t e； s h e a r s tr e n g t h 0 引 言 轻骨料混凝土在保温工程、 结构保温工程和结构工程中应 用广泛a 结构工程中主要是高层建筑 、 桥梁工程等。 其中桥梁建 设时， 为了降低造价、 缩短工期通常采用一些大跨度 ， 少墩台的 结构设计方案 1 j 。这要求桥梁用钢筋混凝土板 的 自重要尽可能 轻， 因此混凝土板构件的轻量化已成为一个亟待解决的课题。 混凝土板 的轻赶化一般从结构和材料两各方面进行考虑 ， 材 料 的方法主要是使用高强度混凝土和轻骨料混凝土。 本研究着眼 于采用轻骨料混凝土的混凝土板轻量化方法 ， 对此 类板的 冲切 强度进行评价 。轻骨料混凝土 的缺点是其弹性模量 及抗拉强度 远低于普通混凝土。对此缺点有研究表明预先施加应力的办法 可与改善日 。对于轻骨料预 应力混凝 土板 ( 以下 略称轻骨料 P C 板) 冲切强度的计算方法， 国内外规范均未作明确规定。以往国 外研究者提出的有关预应力板构件强度的计算理论， 虽物理概念 明确， 但仅适用于普通混凝土。为明确轻骨料混凝土的轻量化桥 梁设计理论， 有必要对此类轻骨料 P C板冲切强度问题进行研究。 1 试 验 概 况 1 1 试 验设 计和试 验 方 法 试验共制作试件 6 个 ， 其 中 5 个粗骨料使用 日本太平洋水泥 收稿 日期 ：2 0 1 0 - 0 2 - - 0 2 基金项 目 ：宁夏大学 自然科学基金( n d z r 0 9 1 4 ) 株式会社生产的丁妒 叉一， 一 f 牌珍珠岩系人造轻骨料 ( AS L ) 最大粒径 1 5 r n m， 表观密度 为 0 8 5 g c m ， 吸水率为 1 8 ， 如图 1 示。1 个粗骨料使用粒径 5 2 0 m m， 表观密度2 7 3 g c m 的 碎石， 吸水率为0 7 5 。细骨料全部使用表观密度为2 5 8 g c m 的 河砂。 预应力钢绞线使用 7 + j 1 5 2先张法施工。 各试件混凝土配 合比， 见表 1 。 混凝土试块采用标准养护。 试件截面尺寸 、 材料性 能 ， 见表 2 。 图 1 人造轻 骨料 A SL 混凝土试块 2 8 d强度 ， 试件 1 抗压强度为 5 3 1 MP a ， 劈拉 强度为 4 4 8 MP a 。试件 2 - 6 抗压强度为4 5 6 MP a ， 劈拉强度为 3 4 5 MP a 。 弹性模量 为 1 8 6 1 0 MP a 。 混凝 土板单向施加预应 l l 5 了验算 ， 同时采用滨田提案的计算公式对上述试验结果进行了 验算 ， 上述无抗冲切钢筋全部试件的冲切强度实测值及计算公 式预测值之 比见表 3 。 由表3中两式计算结果对比可知， 我国规范用式与滨田用式， 对试件 1 冲切强度的计算值与试验值符合较好。 计算值与试验值之 比均在 1 0附近。可知两式对普通混凝土 P C板计算精度均较高。 表 3 各式计算结果 我国规范用式对全体试验数据计算值与试验值之比的平 均值是 0 8 4 ， 变异系数是 1 3 。可知计算公式对不同骨料混凝 土板的冲切强度评价精度均较高， 这与我国规范直接选用混凝 土抗拉强度 这一参数指标， 较其他公式使用抗压强度的算术 根指标 比较 ， 更能直接反映构件 冲切强度与混凝土抗拉 强度的 相关影响。但式 中轻骨料颗粒强度 的影 响程度若等 同于普通碎 石则显较大。 使用以普通 P C板为基础提案 的滨田式计 算所 得的轻骨料 P C板预测结果， 较试验值约减少了4 O 。 根据我国设计规范相 同强度等级下轻骨料 混凝土 自身抗拉强度较普通混凝土抗拉强 度约有 5 0 的低减可知 ， 在公式中原样使用抗压强度算术根 的参数指标 ， 直接影响了其对轻骨料 P C板冲切强度的计算精度。 3 冲切计算建议公 式 鉴于 同强度等级下 轻骨料混 凝土抗拉强 度较普 通混凝 土 抗拉强度约有 5 o t 减的原因， 本试验对于轻骨料 P C板冲切 强度预测时将式 ( 2 ) 中最大抗拉强度参数乘 以系数 0 5 ， 同时由 Mo h r C o u l o mb强度准则( 3 ) 可 知 6 3 ， 当抗拉强度减少 5 0 时 ， 混 凝土抗剪强度将低减 3 0 。由此将公式中最大抗剪强度参数同 乘以系数 0 7 。通过修正得到的实测值及计算公式预测值之 比 见表 3 ， 考虑了轻骨 料混凝土抗拉强度参数的计算结果 ， 精度及 变异系数均有大幅改善 。预测结果有一定裕度 ， 可用 于一般 情 况下无抗 冲切钢筋混凝土板冲切强度的设计计算 。 Mo h r C o u l o mb 强度准则 ： - B = 2 ( 3 ) 式中 ： 剪切强度 ； 抗 压强度 ； 抗拉强度 。 4结 论 验算了我国规范用公式对轻骨料 P C板的计算精度 ， 并依 据本次试验所得数据对国外研究者提出的P C板计算公式做以 修正。 ( 1 ) 本文中所探讨的两式 ， 对普通混凝土预应力板均具有 良好的计算预测精度 。 ( 2 ) 我国规范用式中使用有混凝土抗拉强度 参数， 较直 接的反映 出轻骨料混凝土强度对板构件 的影响程度 ， 计算结果 精度较高。 ( 3 ) 提 出了考虑轻骨料混凝土抗拉强度低减 影响的冲切强 度计算修正方法， 其计算值与实测结果符合良好。 参考文献 ： 【 1 】 曹万智， 孙厌霞轻骨料混凝土结构技术规程与混凝土结构设计规 范的区别浅析【 J J 混凝上与水泥制品 ， 2 0 0 8 ， 6 ( 3 ) ： 4 9 5 1 2 】 奥村征史， 浜田纯夫， 松尾荣治， 等 P c床版 押拔 墨世尢断面 寸 力评 僵式汇髂中为 一考察 J J 了二 夕IJ 工学年次 文赧告集， 1 9 9 9 ， 2 1 ( 3 ) ： 5 5 9 5 6 4 【 3 周朝阳， 张赛赛 ， 刘澍 混凝土板及基础抗冲切设计计算截面的取 法 中南大学学报， 2 0 0 5 ， 3 6 ( 1 ) ： 1 4 4 1 4 8 【 4 】 J C J 1 2 2 0 0 6 ， 轻骨料混凝土结构技术规程【 s E 京： 中国建筑工业 出版社 ， 2 0 0 6 5 】 C B 5 0 0 1 0 -2 0 0 2 ， 混凝土结构设计规范 S 】 北京： 中国建筑工业出版 社 ， 2 0 0 2 【 6 J I N G Da h u a ， S HE N J i n g h u a S t r e n g t h o f e o n e r e t e s l a b s i n p u n e h i n g s h e a r J AS C E J o u rna l o f S t r u c t u r a l E n g i n e e r i n g ， 1 9 8 6 ， 1 1 2 ( 1 2 ) ： 2 5 7 8 - 2 5 91 作者简介 单位地址 联 系电话 杨秋宁( 1 9 7 2 一 ) ， 女 ， 石 U 教授 ， 博士 ， 主要研究方 向为桥梁结 构及新型建筑材料。 宁夏银川西夏区贺兰山西路4 8 9 号 亍夏大学土木与水利 学院 ( 7 5 0 0 2 1 ) 0 9 51 - 2 0 6 2 4 4 6 置 藿 蛋 ： I 盟 沈阳 开 展预拌 混凝 土 质量专 项 检查 为了保证预拌混凝土的质量， 确保沈阳建设工程质量和安全， 从 6月 1 1日开始， 由沈阳市建委主要领导带队对全市预拌混凝 土质量进行 专项检查 。 沈阳市建委有关人员表示， 如果在检查中发现未取得预拌混凝土企业资质的生产企业将给予停产处罚。为了对预拌混凝土质 量进行全方位的监管， 沈阳市建委将对混凝土搅拌站出场的混凝土进行随机抽样检验， 跟踪预拌混凝土输送车到施工现场， 对正在 浇筑的施工部位的混凝土进行抽样、 现场封样， 送检测部门实验室进行检测。 l 】 7