改性竹筋混凝土受弯构件力学性能试验研究.pdf

第 3 7 卷 第 5 期 2 0 1 5年 1 O月 土 木 建 筑 与 环 境 工 程 J o u r n a l o f Ci v i l Ar c h i t e c t u r a l& E n v i r o n me n t a l En g i n e e r i n g V0 I 3 7 No 5 0c t 2 O1 5 d o i ： 1 0 1 1 8 3 5 j i s s n 1 6 7 4 4 7 6 4 2 0 1 5 0 5 0 0 5 改性竹筋混凝土受弯构件力学性能试验研究 邹立华 ， 钟坤禄 ， 谢吉鸿 ， 张天宇 ， 李梁峰 ( 1 福州大学 土木工程 学院， 福 州 3 5 0 1 0 8 ； 2 福 建省建 筑科 学研 究院 ，黄凯 ，福 州 3 5 0 0 2 5 ) 摘 要 ： 针对 竹 筋混凝 土 结构存 在 的 问题 ， 提 出 了多种 对竹 筋 的改性 方 法 。在 此基 础 上 ， 对 1 2根 采 用不 同配 筋和不 同改性方 法 的受 弯构件 ( 1 l根 竹 筋 混 凝 土 梁 和 1根 钢 筋混 凝 土 梁 ) 进 行 了试 验研 究 ， 分析 了不 同改性 方法和 不 同配 筋率 竹 筋 混凝 土 受弯 构件 的力 学性 能 、 破 坏 形 态及 其 影 响 因素 。 研究结果表明： 竹筋能有效提高混凝土受弯构件的承载能力； 经过适 当方法改性后的竹 筋能确保竹 筋和混凝土之 间的有效粘结， 其正截 面强度计算可以采用平截面假定； 竹筋混凝土受弯构件 的破坏 均 为脆 性破 坏 ， 其 破 坏形 态与 其截 面 配筋率 有 关。 关键 词 ： 改性 竹 筋混凝 土 ； 受 弯构件 ； 力学性 能 ； 平截 面假 定 ； 脆性 破 坏 中图分类号 ： T U3 9 8 文献标志码： A 文章编号 ： 1 6 7 4 4 7 6 4 ( 2 0 1 5 ) 0 5 0 0 3 3 0 8 Ex pe r i me n t a l a n a l y s i s o f me c h a ni c a l pr o p e r t y o f pr o c e s s e d b a mb o o r e i nf o r c e d c o n c r e t e f l e x u r a l m e m b e r Zo u Li h u a ， Zh o n g Ku n l u ， Xi e J i h o n g ， Zh a n g Ti an y u ， Li Li an gf e n g ， Hu a n g Kai ( 1 S c h o o l o f Ci v i l En g i n e e r i n g ， F u z h o u Un i v e r s i t y ， Fu z h o u 3 5 0 1 0 8，PRC h i n a 2 Fu j i a n Ac a d e me y o f B u i l d i n g Re s e a r c h， Fu z h o u 3 5 0 0 2 5，PRC h i n a ) Ab s t r a c t ： To o v e r c o me t h e e x i s t i n g p r o b l e ms o f b a mb o o r e i n f o r c e d c o n c r e t e s t r u c t u r e ，s e v e r a l p r o c e s s i n g m e t h od s a r e p r op os e d t o i m p r o ve t he p e r f o r ma nc e o f ba m b oo b a r Exp e r i me n t s o n t we l v e f l e x ur a l m e mbe r s ，i n c l ud i n g e l e ve n ba mb oo r e i nf or c e d c on c r e t e b e a m s a nd o ne s t e e l r e i n f o r c e d c o nc r e t e b e a m ， i s c a r r i e d o ut Th e me c ha ni c a l p r op e r t i e s， f a i l u r e mod e s a nd i nf l u e n t i a l f a c t or s of f l e x ur a l be a ms wi t h di f f e r e n t pr oc e s s i ng m e t ho ds a nd r e i nf or c e me nt r a t i os a r e s t u d i e d Th e r e s u l t s s ho w t ha t ：ba m b o o c o ul d i m p r ov e e f f e c t i ve l y t he f l e xu r a l c a pa c i t y o f c o nc r e t e be a m ， a n d t he e f f e c t i ve b on di n g be t we e n ba mb o o r e i nf or c e me nt a n d c on c r e t e c ou l d be a c h i e v e d i f t he b a mbo o i s p r o c e s s e d by pr o pe r me t ho ds M o r e o ve r，t he pl a n e s e c t i on a s s umpt i on c a n b e us e d f o r b e a r i ng c a p a c i t y c a l c u l a t i on of b a mbo o r e i nf or c e d c o nc r e t e b e a ms Th e f a i l u r e mo d e o f b a mb o o r e i n f o r c e d c o n c r e t e b e a ms i S b r i t t l e f r a c t u r e a n d t h e d e t a i l e d f r a c t u r e p a t t e r n i S r e l at e d t o r e i nf or c e me nt r a t i os 收 稿 日期 ： 2 o 1 5 - 0 4 2 1 基金项 目： 国家 自然科 学基 金( 5 1 1 0 8 0 9 1 ) ； 住房和城乡建设部研究 开发 项 目 ( 2 0 O 9 一 R 4 8 ) 作者 简介 ： 邹立华 ( 1 9 6 6 一 ) ， 男 ， 教授 ， 博 士生 导 师 ， 主要 从事 结构 抗震 工 程及新 型 结构 形式 研究 ， ( E - ma i l ) z o u l i h u a 6 6 16 3 c o m 。 黄凯 ( 通信作者) ， 男 ， 博 士， 副研究员 ， ( E - ma i l ) h u a n g k a i e q q c o m。 Re c e i v e d： 2 0 1 5 - 04 2 1 F o u n d a t i o n i t e m ： Na t i o n a l Na t u r a l S c i e n c e F o u n d a t i o n o f Ch i n a( No 5 1 1 0 8 0 9 1 ) ； Re s e a r c h & De v e l o p me n t Pr o j e c t o f M OHURD( No 2 0 0 9 一 R4 8 ) Au t ho r br i e f：Zou Li hua (1 966 一 )， pr of e s s or ， doc t or i a I s upe r v i s or ， ma i n r e s e a r c h i nt e r e s t ：a nt i s e i s mi c s t r uc t ur a l e n g i n e e r i n g a n d n e w s t r u c t u r a l f o r ms ， ( E ma i l )z o u l i h u a 6 6 1 6 3 c o rn Hu a n g Ka i( c o r r e s p o n d i n g a u t h o r ) ，Ph D，a s s o c i a t e r e s e a r c h f e l l o w，( E- ma i l )h u a n g k a i e q q c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第5 期 邹立华， 等： 改性竹筋混凝土受弯构件力学性能试验研究 3 5 见表 1 ， 各试件编号及配筋情况详见表 2 。为与普通 钢筋混凝土构件受弯性能进行对 比， 确保除受弯性 能外的其他性能相近， 在试验中箍筋依 旧采用钢筋， 配筋 为 8 1 0 0 。 表 1材 料 性 能 Ta b l e 1 Pr o p e r t y o f m a t e r i a l s 2 2 试 验 设备及 加 载方 式 1 ) 试 验设 备 ： DH3 8 1 6静态应 变采 集箱 1台、 DH3 8 1 8静态应变测试仪、 5 0 t 油压 千斤顶 、 压力传 感器、 YHD 一 1 O 0型位移 传感器、 Z X L 一 2 0 1智能裂缝 测宽仪及卷尺。 2 ) 加 载方式 ： 由千斤 顶及 反力 架施 加 荷 载 ， 刚性 梁分配荷载 ， 使得跨 中形成纯弯段。在千斤顶加载 点处放置预先标定过的压力传感器 ， 连接 DH3 8 1 8 应 变测试 仪 来显示 荷 载增 量 。加载 采 用 分级 加 载制 度 ， 每级加载值为 5 k N， 当梁临近开裂和破坏 时， 适 当降低 每 级加 载值 以便 观察 其受力 情 况 。 3 ) 量测 内容 ： 在 纵 向筋 材 和 箍 筋 上 粘 贴 应 变 片 以测量筋材变形 ， 在每条纵筋 的跨 中位置均匀布置 3个应变片， 在距离支座 3 0 0 _ lT i 的箍筋上布置箍筋 应变片 。此外， 在试验过程 中， 沿跨 中截面高度均匀 布 置 7片 混 凝 土应 变 片 。 以上 应 变 均通 过 DH3 8 1 6 静态应变采集箱采集 。 为观 察裂 缝发 展情 况 ， 将试 验梁 刷 白 ， 并 在梁 侧 面 画上 间 距 为 5 O IT ff n的 网格线 ， 裂 缝 宽 度 由 Z X L 一 2 0 1 智能裂缝测宽仪测得 ； 在梁支座 和 L 2处安装 YHD - 1 0 0型 位移 传感 器 ， 并 将 其 连接 于 D H3 8 1 6静 态应变采集箱， 利用采集系统测出挠度 。 1 0 l 1 ( b) 1 反力梁及龙 门架 ； 2 5 0 t 千斤顶 ； 3 压力传感器 ； 4 工字钢分配梁； 5 钢垫板 ； 6 分配梁固定铰支座 ； 7 分配粱滚动铰支座 ； 8 试验梁 ； 9 固定铰支座 ； 1 0 滚动铰支座 ； 1 1 底座 图 2加载装置 Fi g 2 Te s t s e t u p 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 3 6 土 木 建 筑 与 环 境 工 程 第 3 7 卷 3 试验 结果及分析 3 1 破 坏形 态 由试验可以看出， 初始加载时 ， 随着荷载的增加 ， 普通竹筋混凝土、 改性竹筋混凝土和钢筋混凝土所表 现 出的性能基本相 同 ， 均表现 为线性 变化 。随着 荷载 的增加 ， 各试件 受 拉 区混 凝土 先后 开 裂 ， 开 裂 荷 载 除 个别试件外均在 4 0 k N左右。这说明， 混凝土受弯构 件的开裂荷载主要取决于混凝土的抗拉强度， 而与所 用配筋的种类和配筋率大小关系不是太明显， 也说明 普通竹材与混凝土之间有一定的粘结强度。 然 而 ， 与 钢筋 混凝土 适筋 梁 ( 图 3 ( f ) ) 不 同 的是 ， 竹筋混凝土受弯构件在受拉 区 昆凝土开裂后， 裂缝 长度瞬 间增大 ， 受 压 区高度 迅速 减小 ( 图 3( a ) ( e ) ) ， 且裂缝一旦形成 ， 便具有一定 的宽度 。这是 因 为 ， 开裂 以前 ， 应 力 主要 由受 拉 区混 凝 土 承 担 ， 而 竹 材 应力 很 小 ， 裂 缝 形 成 以 后 ， 受 拉 区 混 凝 土 退 出 工 作 ， 原来 由受拉区混凝土承担的应力转而 由受拉竹 筋承担 ， 因而竹筋应力迅速增大 。由于竹材 的弹性 模量较小( 约为钢材的 1 1 0 ) ， 故裂缝一旦 形成， 便 具有一定宽度 ， 从而使截面中性轴迅速上移， 导致受 压区高度迅速减小。 与 普通 竹 筋 混 凝 土 相 比 ， 除 B _ L 一 2 ( 方 法 2 ) 外 ( 图 3 ( b ) ) ， 改性竹筋混凝土受弯构件的初始裂缝宽 度 相对 较小 。如 B J 一 4 ( 方 法 3 ) 和 3 - S - 6 ( 方 法 4 ) 的 初始裂缝宽度仅为 o 1 mm， 而相应配筋率的普通竹 筋混凝土初始裂缝宽度为 1 5 mm。这说明， 竹筋经 改 性处 理 以后 ， 能 有效 增 大 混 凝 土 与竹 筋 之 间 的粘 结力 ， 使竹筋和混凝 土能协 同工作 。对 于 B L 一 2 ， 即 采用沥青包裹的改性方法， 虽然其表面也散放 了无 机颗粒 ， 但当施加荷载时， 沥青层因产生过大的剪切 变形而 导致 与 混凝 土之 间 产 生 滑移 ， 从 而 减 小 了竹 筋 和混 凝土 的粘 结 强 度 ， 以致 其 初 始裂 缝 宽 度 甚 至 大于普通竹筋混凝土( 图 3 ( e ) ) 。 随着荷 载 的进一 步增 大 ， 裂缝 宽 度增 大 ， 受 压 区 高度继 续减 小 ， 当荷 载增 加 到一 定 值 时 ， 构 件 破 坏 。 与钢筋 混凝 土适 筋梁 ( 图 3 ( f ) ) 不 同 的是 ， 拥 有 相 应 配筋率 的竹筋混凝土梁( 图 3 ( g ) ) 裂缝发展较快 ， 裂 缝数量相对较少 。更为重要是 ， 在通常配筋率条件 下 ， 构 件破 坏 时 ， 受 拉 区竹 筋 先 断 裂 ， 随 即 受 压 区 混 凝土压碎 ， 属于脆性破坏 ， 类似于钢筋混凝土梁 的少 筋破坏 ； 而对于除 B - 2 外的改性竹筋 昆 凝土试件 ， 当配筋率达到一定值时( 3 左右) ， 破坏时混凝 土先 压碎， 而竹筋未断裂， 截面因失去继续承载能力而破 坏 ， 也属于脆性破坏 ， 类似于钢筋混凝土梁的超筋破 坏 。但与普通竹筋混凝土( 图 3 ( e ) ) 相 比， 除 B L 一 2 外 ( 图 3 ( b ) ) ， 改性 竹筋 混 凝 土梁 在 破 坏 时混 凝 土梁 裂 缝宽 度较 小 ， 数 量 较 多 ， 且 分 布 较 均 匀 ( 图 3 ( a ) 、 ( c ) 和( d ) ) 。在试验过程中， 所有试件 的箍筋均未到 达 屈服 应变 。 ( b ) 方法2 ( c ) 方法 3 ( d ) 方法4 ( e ) 未改性 ( f ) 钢筋混凝土 ( g ) 改性竹筋混凝土 ( 方法4 、等强度配筋 ) 图 3裂 缝 最 终 形 态 图 Fi g 3 Cr a c k c o nf i g ur a t i o n o f b e a m 3 2 构 件荷载 挠 度关 系 3 2 1 不 同材料 影响 图 4为竹 筋 混 凝 土梁 ( B - S 一 7 ) 和钢筋 混凝 土梁 ( G 一 1 1 ) 的跨 中荷 载 挠 度关 系 图 。 其中， 若将 G - 1 1 按竹筋极限强度计算其等效配筋率 为 l _ 3 4 ， 与 B _ s _ 7的竹 筋 配 筋 率 相 近 。由 图 4可 以看 出 ： 开裂 前 ， 钢 筋混 凝土 和竹 筋混 凝 土挠 度 变 化 基本相同， 荷载挠度曲线斜率接近一致 ， 这是因为开 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第5 期 邹立华， 等 ： 改性竹筋混凝土受弯构件力学性能试验研 究 3 7 裂前构件的抗弯刚度主要 由构件截面形式和混凝土 强 度等 级决 定 。 Z 1 铺 禧 跨中挠度 mm 注 ： 一钢筋混凝土 竹筋混凝土 图 4不同材料构件荷载挠度关 系图 Fi g 4 The l o a d - d e fle c t i o n c u r v e s o f b e a m s wi t h di f f e r e nt ma t e r i al s 开 裂后 ， 与 钢筋 混凝 土相 比 ， 竹 筋 混凝 土 的荷 载 挠度曲线斜率减小 ， 变形增大 ， 而钢筋混凝土开裂前 后 曲线斜率未出现明显变化 ， 变形较小。这是 因为 截 面开 裂后 ， 原 来 由受 拉 区混 凝 土承 担 的应 力 转 而 由受 拉 竹筋 承担 ， 竹筋 应力 迅速 增 大 ， 由于竹 材 的 弹 性模量较小 ， 故开裂后构件截面刚度减小 ， 变形瞬间 增大。随着荷载继续增加， 竹筋混凝土梁 的变形呈 线性 增 长直 至破 坏 ， 破 坏 前 荷 载 挠 度 曲线 并 未 出现 屈服平台， 而钢筋混凝土梁出现了屈服 ， 屈服后变形 快速 增长 。 3 2 2 不 同改性 方 法 影 响 图 5为 不 同 改 性 方 法 构件的跨中荷载挠度关 系图。由图 5可 以看 出： 开 裂前 ， 除方法 2外 ， 各种改性方法构件和普通竹筋混 凝 土构 件 的变 形 规 律相 差 不 大 ， 开裂 荷 载 也 相 差 不 大 ； 开裂后 ， 在开裂初期 ， B w一 1 ( 无改性) 、 B L 一 2 ( 方 法 2 ) 及 B K一 3 ( 方法 1 ) 的的挠度变化非 常迅速 ， 其 曲线 斜 率接 近 于 0 ， 而相 应 的 B J 一 4 ( 方 法 3 ) 和 B _ s - 6 ( 方 法 4 ) 的 挠 度 增 长 则 要 平 缓 得 多 ， 随 着 荷 载 的增 加 ， 除 B L 一 2外 ， 各构件的挠度变化趋势又开始趋于 一 致 ， 但当荷载达到一定值时， B w一 1的挠度又开始 快速 增加 ， 而 B J 一 4 ( 方法 3 ) 和 B S 一 6 ( 方法 4 ) 的变 化 趋势则保持不变 ， 直至破坏 。这是因为普通竹筋混 凝土的竹筋与混凝土之间的粘结强度较小 ， 混凝 土 开 裂 以后 ， 混凝 土与 竹筋 之 间产生 一 定程 度 的滑移 ， 使得构件在开裂的一瞬间就具有较大 的裂缝宽度 ， 也 即 同时产 生 较 大 的挠 度 ， 此后 裂 缝 间 的混 凝 土 与 竹 筋之 间 的粘 结力 与拉 应 力 维 持 平 衡 ， 当荷 载 继 续 增加时， 竹筋与混凝土之间产生新 的滑移。而 B _ J 一 4 ( 方 法 3 ) 和 B S 一 6 ( 方 法 4 ) 则 不 同 ， 由于竹 筋 和混 凝 土之 间存 在 可靠 的粘 结 ， 第 一批 裂缝 产 生 以后 ， 混 凝 土和竹筋之间并不产生滑移， 裂缝问的混凝 土应力 重分布 ， 直到下一批 裂缝产生 ， 因而裂缝 宽度并不 大 ， 瞬 间挠度 也就 小 。而 B - L 一 2情 况较 为 特 殊 ， 由于 沥青 层相 对较 厚 ， 在 混 凝 土 与 竹 筋 之 间形 成 软 弱 的 剪切变形层 ， 使构件开裂后的瞬间挠度甚 至大 于普 通竹 筋混 凝 土 。B - K一 3 ( 方 法 1 ) 虽 能 增 大 竹 筋 和 混 凝土之间的粘结力 ， 但其粘结力 主要依赖 于竹材表 面为数 不 多 的刻槽 ， 粘结 点过 于集 中 ， 因 而其 初始 挠 度也较大 ， 且刻痕使竹筋有效面积减小 ， 导致截面承 载能力 减小 。 注 -一 未改性 方法1 方法2 方法3 方法4 图 5不 同改性 方法构 件荷载挠度关系图 Fi g 5 The l o a d - d e fle c t i o n c u r v e s o f b e ams u nd e r di f f e r e n t pr o c e s s e d m e t h o ds 3 2 3 不 同配筋 率及 端 部 弯钩 影 响 图 6为 改 性 竹筋混凝土( 方法 4 ) 不 同配筋率受弯构件的跨 中荷 载挠度关系图。由图 6可以看出， 总体来说 ， 配筋率 的大小对构件截面开裂荷载影响并不明显。但开裂 以后 ， 配筋率越大， 构件瞬间挠度越小 ， 挠度增 长也 越慢 ， 需要指 出是 ， 当截面 配筋率 低 至 0 6 左右 时 ， 截面的开裂荷载和极限荷载非常接近， 挠度曲线 接近 于水 平直 线 。 跨中挠度 mm 注 ： B S 一 5 B S 6 - - B S 7 - B S 一 8 - B S 一 9 一一一 B S 一 1 0 图 6 不同配筋率荷载挠度关 系 Fi g 6 The l o a d - de fle c t i o n c u r v e s o f b e a ms wi t h d i f f e r e nt r e i nf o r c e me nt r a t i o s 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 3 8 土 木 建 筑 与 环 境 工 程 第3 7 卷 图 7为竹筋端部设置弯钩( B G 一 1 2 ) 与不设置弯 钩( B - W一 1 ) 的普通竹筋混凝土梁的跨 中荷载挠度曲 线 ， 由图可 以看出， 在 大部分时间里 ， 两者的荷载挠 跨中挠度 ram 注： 一无弯钩 有弯钩 图 7 有无弯钩荷载挠度关 系 Fi g 7 The l o a d 。 d e f l e c t i o n c u r v e s o f be a ms wi t h s t r i p s h o ok s a nd wi t h ou t s t r i p s h o ok s 仙 8 注 ： - - _5 k N 一1 0 k N- _ _ 1 5 k N +1 8 k N 一2 2 k N +2 5 k N ( a ) 未改性 3 0 0 2 5 O 2 0 0 吕 墨1 5 0 l 0 o 5 O 0 一 1 0 0 - 5 0 0 5 0 1 0 0 仙 s 注： _ _ 2 k N+5 k N 1 0 k N +1 5 k N 一2 O k N 一2 5 k N ( c ) 方法2 度 曲线非 常 接 近 ， 且 当 荷 载 增 加 到一 定 值 ( 接 近 破 坏 ) 时 ， 带 弯 钩构件 的挠 度 曲线趋 于水 平 直线 。这说 明， 竹筋端部的弯钩所起 的锚 固作用并不 明显， 没有 增大竹筋与混凝土之间的粘结力 。 3 3 沿截 面高度 混凝 土应 变分 布规 律 钢筋混凝土受弯构件的正截面强度计算是以平 截 面假定 为基础 的 ， 它要 求 钢 筋 与 混 凝 土 之 间 不 产 生滑移 。由于竹筋混凝土受 弯构件 中材 料的特 殊 性 ， 竹筋和和混凝 土之间的滑移情况以及是 否满足 平截面假定等 尚待研究 。为此 ， 分别测试 了在不同 改 性方 法 中竹筋混 凝 土受弯 构件 在不 同荷 载作 用 下 混凝土应变沿截面高度分布情况 ( 图 8示) 。由于截 面开裂后裂缝较宽 ， 部分应变 未能准确采 集到 ， 因 此 ， 图中主要 给 出 了截 面开 裂前 的应 变分 布 。 旨 注 ：- m - 5 k N一1 0 k N 1 5 k N +2 O k N 一2 5 k N ( b ) 方法1 “ 注 ：+5 k N 一1 0 k N+2 0 k N +2 5 k N 一3 0 k N +4 2 k N ( e ) 方法4 图 8沿截面高度混凝土应变图 Fi g 8 Co nc r e t e s t r a i n s al o ng t h e he i g h t o f s e c t i o n - - 2 2 kN + 4 O k N 士一 注 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 5 期 邹 立华 ， 等 ： 改性竹 筋混 凝 土受 弯构件 力学性 能试验研 究 3 9 由图 8可 以看 出 ： 除 B w一 1 ( 竹 筋未 处 理 ) 和 B L 一 2 ( 方 法 2 ) 外 ， 在 开 裂 前 ， 改 性 构 件 的混 凝 土应 变 沿截面高度基本呈线性分布 ， 随着荷载增加 ， 中性轴 位于截面中部基本不变 ； 截面受拉 区混凝土开裂后 ， 中性轴位置 上移 ， 但 应变 分布 仍近 似呈 直线 分 布 ( 图 8 ( b ) 和( e ) ) 。这说 明， 改性竹筋混凝土受弯 构 件 的竹 筋 和混凝 土之 间有 较 为可靠 的粘 结力 ， 因而 ， 在进行正截面强度计算 时， 原来适用 于钢筋混凝土 受弯构件正截面计算 的平截面假定 ， 在改性竹筋混 凝土受弯构件正截面强度计算 中仍然适用。 对于普通竹筋混凝 土受 弯构件 ( B W一 1 ) ， 当荷 载较 小 时 ， 混 凝土 应变 沿截 面 高度基 本 呈 线性 分 布 ， 中性轴位于截面中线附近 ； 随着荷载的增大， 应变分 布逐步表现非线性 ， 荷载越大 ， 非 线性 越明显 ， 但 中 性轴 位置 基本 不变 。而对 于采用 方 法 2改 性 的受 弯 构件 B L - 2 ( 图 8 ( c ) ) ， 一开始混凝土应变分布就表 现 出明显 的非 线 性 ， 中性 轴 位 置 也 明显 高 于 其 它 构 件， 且荷载越大， 非线性越 明显 ， 但 中性轴位置并不 随荷载增大而 明显上移。这是 因为 普通竹筋混凝 土 的竹筋 与混 凝 土 之 间虽 有一 定 粘结 力 ， 但 粘 结 强 度较小， 当荷载达到一定值后 ， 竹筋和混凝土之间便 会产生滑移， 从而使混凝土应变分布呈非线性 ； 而对 于采 用沥 青包 裹 ( 方 法 2 ) 的竹 筋 混 凝 土 构 件 ， 沥 青 成为竹 筋 和混 凝 土 之 问 的抗 剪 软 弱层 ， 构件 一 旦 施 加荷载， 竹筋和混凝土之间便会产生显著滑移 ， 导致 混凝土应变分布呈现非线性 ， 截面中性轴上移 。 3 4 承 载力 能力 变化 规律 由试验可知( 表 3 ) ， 在相同的试验条件下， 除 B L 厂 2外 ， 改性方法 不同的竹筋混 凝土构 件的开 裂荷 载相差不大 ， 同一改性方法不同配筋率的构件 ， 其开 裂荷 载相 差也 不 大 ， 这 说 明 ， 一 般 情 况 下 ， 竹 筋 混凝 土受弯构件截面的开裂荷载主要 由截面情况及混凝 土抗拉强度所 决定 ， 而与配筋率 等 因素关 系不 大。 但当竹筋与混凝土之间存在严重滑移 时， 可 能会减 小构 件 的开裂 荷载 。 与开裂荷载不 同， 配筋率对 极限承载力影 响明 显 。在 一 定 范 围 内 ( 0 5 9 2 O 7 ) ， 竹 筋 混 凝 土 梁受弯构件的极限承载力随配筋率提高而增大 。但 当配筋率达到一定值后 ， 随着配筋率的增加 ， 其极限 承载力 增 幅不 大 。这是 因为 ： 破 坏模 式 由竹 条 受 拉 破坏( 相当于钢筋混凝土少筋破坏) 变为混凝土受压 破坏 ( 相 当于 钢 筋混 凝 土超 筋 破 坏 ) ， 竹条 强 度 未 完 全利用 而 混凝 土 已压 碎破 坏 ， 因而 ， 此 时 增大 配 筋率 对 极 限承载 力 的 影 响不 大 。从 表 3还 可 看 出 ， 等 强 度 配筋 率 的改性 竹筋 混凝 土受 弯构 件 的极 限 承载 力 与 相应 的钢 筋混 凝土 受弯 构件 承载 能力 接近 。 表 3构件开裂荷载和极 限荷载 Tab l e 3 The c r a c ki n g l o a d an d u l t i ma t e l o a d o f b e a m 由于竹筋与钢筋的材料特性存 在较大区别 ， 钢 筋混凝土构件受弯承载力公式将不再适用 。竹筋混 凝 土正 截面 承 载力 公 式 需 根 据 竹 筋 材 料特 性 ， 重 新 推 定 。 4 结 论 1 ) 竹筋能有效提高混凝土受弯构件 的极 限承载 能 力 ， 按 本 文方 法 ( 方 法 3和 方 法 4 ) 对 竹 筋 进 行 改 性处理后， 不仅能有效 提高竹筋与混凝土之间的粘 结力 ， 满足正截面强度计算所需 的平截面假定 ， 还提 高 了竹 材 防水及 防腐 能力 。 2 ) 竹筋的配筋率对竹筋混凝土受弯构件的力学 性 能及 破 坏 形 态 有 明 显 影 响 。 当配 筋 率 小 于 3 时 ， 其破坏特性类似于钢筋混凝土受弯构件的少筋 梁 破坏 ， 配 筋率达 到 3 以后 ， 其 破 坏 特性 类 似 于 钢 筋 混凝 土受 弯构 件 的超筋破 坏 。构 件破 坏 均为 脆 性 破坏， 为安全起见 ， 竹筋混凝土的正截面设计宜 以超 筋破坏为设计标准 ， 最小配筋率不宜小于 3 。 3 ) 沥青包裹竹筋的方式不宜用于竹筋混凝土竹 材的改性 ， 这样会在竹 筋与混凝土之间形成软弱剪 切 层 ， 使 之产 生较 大 滑移 。 4 ) 竹 筋 端部 的弯 钩锚 固作用 并不 明显 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 4 0 土 木 建 筑 与 环 境 工 程 第 3 7 卷 参 考文 献 ： 1C h o w H KB a mb o o a s ma t e r i a l f o r r e i n f o r c e d c o n c r e t e E D A me r i c a ： Ma s s a c h u s e t t s I n s t i t u t e o f Te c h n o l o g y ， 1 91 4 2藤 田章 ， 岛 田一 ， 巽纯一 ， 等 关 于竹 筋混 凝土 的研 究 M 北京 ： 建筑工程出版社 ， 1 9 5 7 Te n g T Z，Da o T Y ，Xu n C Y ，e t a 1 Re s e a r c h e s o n b a mb o o r e i n f o r c e d c o n c r e t e M B e i j i n g ： Ar c h i t e c t u r a l En g i n e e r i n g P r e s s ，1 9 5 7 ( i n Ch i n e s e ) 3 细 田贯 一 竹 筋混 凝 土 M 北 京 ： 建 筑 工 程 出版 社 ， l 9 5 6 Ho s o d a KB a mb o o r e i n f o r c e d c o n c r e t e M B e i j i n g ： Ar c h i t e c t u r a l E n g i n e e r i n g Pr e s s ， 1 9 5 6 ( i n Ch i n e s e ) 4A k e j u T A， F a l a d e I Ut i l i z a t i o n o f b a mb o o a s r e i n f o r c e m e n t i n c o n c r e t e f o r l o w - c o s t h o u s i n g J St r uc t u r a l Eng i ne e r i n g M e c h a ni c s a nd Comp ut a t i on， 2 00 1，2：1 46 3 - 1 47 0 r 5 G h a v a mi K Uhi ma t e l o a d b e h a v i o u r o f b a mb o o r e i n f o r c e d l i g h t we i g h t c o n c r e t e b e a m J C e me n t a n d C o n c r e t e C o mp o s i t e s ，1 9 9 5，1 7 ( 4 )：2 8 1 - 2 8 8 r 6 Gh a v a mi K Ba mb o o a s r e i n f o r c e me n t i n s t r u c t u r a 1 c o n c r e t e e l e me n t s J C e me n t a n d C o n c r e t e C o mp o s i t e s ，2 0 0 5 ，2 7 ( 6 )：6 3 7 6 4 9 7 Ag a r w a l A，Na n d a B，Ma i t y D，e t a 1 E x p e r i me n t a l i nv e s t i ga t i on on c he mi c a l l y t r e a t e d ba mb oo r e i n f or c e d c o n c r e t e b e a ms a n d c o l u mn s J C o n s t r u c t i o n a n d Bui l di n g M a t e r i a l ，2 01 4，71：61 0 6 17 8 Ku t e S Y， Wa k c h a u r e M R P e r f o r ma n c e e v a l u a t i o n f o r e nh a nc e me nt of s o me o f t he e ng i n e e r i ng pr op e r t i e s o f b a m b o o a s r e i n f o r c e me n t i n c o n c r e t e J J o u r n a l o f t h e I n s t i t u t i o n o f En g i n e e r s ，2 0 1 3，9 4( 4 )： 2 3 6 2 4 2 9 D i n e s h B H，Na g a r n a i k P B，P a r b a t D K，e t a 1 Ex pe r i me nt a l i nv e s t i ga t i o n o f ba mb oo r e i n f or c e d c o n c r e t e s l a b J Ame r i c a n J o u r n a l o f E n g i n e e r i n g Re s e a r c h，2 0 1 4 ，3 ( 1 )：1 2 8 1 3 1 1 0 P r e m K V， Va s u g i V S t u d y o n me c h a n i c a l s t r e n g t h o f b a mb o o r e i n f o r c e d c o n c r e t e b e a m J I n t e r n a t i o n a l J o u