钢筋再生混凝土梁

钢筋再生混凝土梁（精选12篇）

钢筋再生混凝土梁 篇1

摘要：结合国内外大量相关试验成果, 本文对钢筋再生混凝土梁的抗剪性能进行了较为系统的研究分析, 主要包括钢筋再生混凝土梁的抗剪受力及破坏特征, 影响钢筋再生混凝梁抗剪承载力的主要因素以及钢筋再生混凝梁抗剪承载力的计算方法等。研究结果表明, 钢筋再生混凝土梁的破坏形态与普通混凝土梁差别不大, 主要取决于剪跨比;再生混凝土强度、剪跨比和配箍率以及再生骨料取代率是影响钢筋再生混凝土梁抗剪性能的主要因素;钢筋再生混凝土梁的抗剪机理与普通混凝土基本相同;普通混凝土梁抗剪承载力计算公式应用于再生混凝土偏于不安全。本文的研究成果对再生混凝土在结构中的推广应用具有一定的实际意义和价值。

关键词：钢筋再生混凝土梁,抗剪性能,破坏形态,极限承载力

1 前言

近年来, 我国城市更新速度不断加快, 每年有大量的废旧混凝土建筑物和构筑物被拆除, 导致大量废弃混凝土的产生。据不完全统计, 目前我国每年由于废旧建筑物拆除产生的废弃混凝土已达1360万吨[1]。这些废弃混凝土既占用了大量土地, 又污染了环境。从环境保护和可持续发展的角度出发, 对这些废弃混凝土进行循环利用已经刻不容缓。将废弃混凝土破碎、加工、分级而形成再生骨料, 代替天然骨料 (主要是粗骨料) 配制新混凝土, 一般称作再生混凝土技术, 则可以实现废弃混凝土的有效回收, 具有显著的环境、经济和社会效益[2]。

再生骨料与天然骨料性能之间存在一定的差异, 这导致了再生混凝土的基本性能与普通混凝土也有所不同, 材料性能的差异必将进一步导致钢筋再生混凝土与普通混凝土构件和结构性能上的差异。为了实现再生混凝土高效利用, 有必要深入开展再生混凝土构件和结构受力性能的研究。

钢筋混凝土梁是最常见而最重要的混凝土结构构件之一, 对于再生混凝土而言, 深入研究钢筋再生混凝土梁的受力性能评价对于再生混凝土应用于结构构件的可行性具有重要的现实意义。文献[3]曾系统分析了钢筋再生混凝土梁的受弯性能, 得出了一些有益的结论。在实际结构中, 绝大多数钢筋混凝土梁都无法避免受剪的问题, 而且受剪破坏往往表现为脆性破坏, 不利于构件的延性发挥。另一方面, 与受弯构件不同, 在钢筋再生混凝土抗剪构件中, 再生混凝土扮演着更加重要的角色, 分析方法更为复杂。因此, 深入研究钢筋再生混凝土梁的抗剪性能, 认清其受力特征, 对于再生混凝土的推广应用具有重要意义。本文基于国内外相关的试验结果, 对钢筋再生混凝土梁的抗剪性能进行了系统的研究, 以促进国内关于再生混凝土的进一步研究和推广应用。

2 钢筋再生混凝土梁的抗剪性能

2.1 破坏形态

大量试验结果表明, 普通混凝土梁斜截面破坏主要分为3种破坏形态, 即斜压破坏、剪压破坏和斜拉破坏, 主要取决于剪跨比。

文献[4]完成了8根钢筋再生混凝土无腹筋梁的斜截面抗剪性能试验, 试验中主要变化参数为剪跨比λ (λ=3.0, 2.5, 2.0, 1.5, 1.0) 和再生骨料取代率 (0%、30%、50%、70%和100%) 。试验结果表明, 随着剪跨比的变化, 再生混凝土梁的斜截面破坏仍主要表现为斜压破坏 (λ≤1) 、剪压破坏 (1<λ<3) 和斜拉破坏 (λ≥3) , 这与普通混凝土较为一致。图1中给出了试验得到的再生混凝土斜截面破坏形态。

文献[5]也进行了剪跨比对钢筋再生混凝土斜截面抗剪破坏形态的试验研究, 采用了4种剪跨比, 即λ=4.0, 3.0, 2.0, 1.5, 试验结果与文献[4]一致。上述试验结果表明, 钢筋再生混凝土梁的破坏形态与普通混凝土差别不大, 主要取决于剪跨比。

2.2 荷载-跨中挠度曲线

文献[6]完成了3根再生混凝土梁抗剪性能试验, 其中一根梁为普通混凝土对比梁, 另两根梁为再生混凝土梁 (梁编号:BS0) , 再生粗骨料取代率分别为50% (梁编号:BS50) 和100% (梁编号:BS100) , 试验中各混凝土的强度等级、剪跨比以及配筋率均相同。图2给出了试验得到的各梁的荷载-跨中挠度曲线。

由图中可以看出, 各梁均经历了弹性阶段和非弹性阶段, 且在非弹性阶段, 荷载-跨中挠度曲线有上升的趋势。试验梁未开裂前, BS100抗弯刚度最低, BS50次之, BS0抗弯刚度最高。试验梁开裂后, 随着荷载的增加, 各梁的挠度均随之增大。在同一荷载下, 再生混凝土梁的挠度随着再生骨料取代率的增加而增加。

文献[4]也得到了类似的试验结果, 同时, 还发现在同一荷载作用下, 钢筋再生混凝土梁的跨中挠度随着剪跨比的增大而增大, 见图3所示。

2.3 荷载-斜裂缝平均宽度曲线

图4中给出了文献[6]试验得到的荷载-斜裂缝平均宽度关系曲线。可以看出, 在荷载较小时, 斜裂缝平均宽度与荷载基本上呈线性关系, 随着荷载增大, 斜裂缝平均宽度变宽, 但3根试验梁破坏时, 斜裂缝平均宽度均未超过1.5mm。对比三条荷载-斜裂缝平均宽度曲线可以看出, 荷载不大时, BS100斜裂缝平均宽度最大, BS50次之, BS0最小;随着荷载的增加, 3根试验梁斜裂缝平均宽度也随之增大, 但BS100斜裂缝平均宽度增长速度较慢, BS50的斜裂缝平均宽度增长较快。试验梁临近各自的破坏状态时, 斜裂缝平均宽度BS100最小, BS50次之, BS0最大。文献[6-8认为主要原因是, 一方面可能是由于混凝土的极限抗拉强度具有较大的离散性, 另一方面也可能是因为在再生混凝土中, 再生骨料与天然骨料达到较优级配, 使开裂后的再生混凝土产生明显的应力重分布。

但是, 张雷顺等[4]的试验结果则与上述结论不完全相同, 他们的试验结果表明, 在整个受力过程中, 钢筋再生混凝土梁的斜裂缝宽度均大于普通混凝土梁, 而且随着再生骨料取代率的增加, 斜裂缝平均宽度也有所增大。

2.4 荷载-箍筋应变曲线

图5是文献[6]试验得到的荷载-箍筋应变曲线。可以看出, 混凝土开裂前, 箍筋应变均不大, 混凝土开裂后, 随着荷载的增加, 与斜裂缝相交处箍筋应变有较大增长, 而未开裂处的箍筋应变片测得的应变数值变化较小, 这说明箍筋在再生混凝土梁开裂前对抗剪贡献较小。试验梁开裂后箍筋承担一部分剪力, 剪力增加箍筋应变增加较快, BS0与BS100的箍筋应变变化情况基本相似。在梁开裂后、相同荷载作用下, 1号箍筋应变BS0最小, BS100次之, BS50最大。试验梁破坏时, 各梁箍筋均基本达到屈服应变。

3 影响钢筋再生混凝土梁的抗剪性能的主要因素

3.1 再生混凝土抗压强度

对于普通混凝土和高强混凝土梁的抗剪问题, 混ÃÃÇÈ凝土的抗压强度是影响其抗剪承载力的主要因素之一, 对于再生混凝土梁, 试验结果也表明, 再生混凝土的抗压强度也是影响其抗剪性能的重要因素。例如, 文献[9]系统研究了再生混凝土抗压强度对梁抗剪承载力的影响, 在其试验中, 通过采用不同水灰比来获得不同的再生混凝土强度, 试验结果如图6所示。由图中可以看出, 随着再生混凝土抗压强度的增加, 再生混凝土梁抗剪承载力随之增加, 且趋势非常明显, 基本上呈线性关系。此外, 试验中也得到了类似的结论, 所以, 和普通混凝土梁相一致, 钢筋再生混凝土梁的抗剪承载力与混凝土强度基本上呈线性关系。

3.2 剪跨比

Han[5]系统研究了钢筋再生混凝土无腹筋梁在不同剪跨比下的抗剪承性能, 考察了剪跨比对梁抗剪性能的影响。试验梁的剪跨比分别为:1.5, 2.0, 3.0和4.0, 其抗剪承载力试验结果如图7所示。从试验结果可以看出, 钢筋再生混凝土梁的抗剪承载力随着剪跨比的增加而降低。此外, 张雷顺等[4]也给出了类似的试验结果。

3.3 配箍率

Belen的试验中, 重点考察了在再生混凝土抗压强度相同的情况下, 配箍率对钢筋再生混凝土梁的抗剪承载力的影响情况。其试验中, 为了改善再生混凝土的材料性能, 部分再生混凝土中掺加了硅粉。图8中给出了配箍率与再生混凝土梁的抗剪承载力关系。由图中可见, 随着配箍率的增加, 再生混凝土梁的抗剪承载力随之增加, 而且趋势非常明显, 基本上呈线性关系。这个试验结果表明, 配箍率也是影响再生混凝土抗剪承载力的重要因素之一。研究者的试验结果也证实了这一结论。

3.4 再生骨料取代率

文献[4,5,6,7,8]的试验结果均表明再生骨料取代率对梁的承载力存在一定的影响。图9是文献[4]中得到的再生骨料取代率对梁抗剪承载力影响的关系曲线。由图中可以看出, 钢筋再生混凝土梁的抗剪承载力随着再生骨料取代率的增加而有规律地降低。这个试验结果表明, 再生骨料取代率这一影响因素不能忽视, 在建立再生混凝土抗剪承载力计算公式时, 需要考虑再生骨料取代率该因素。

通过对上述相关试验结果的回顾与分析, 可以发现再生混凝土的抗压强度、剪跨比以及配箍率和再生骨料取代率是影响再生混凝土梁抗剪能力的主要因素。事实上, 如果考虑纵筋的销栓作用, 那么纵筋的配筋率也应该是影响再生混凝土梁抗剪承载能力的一个重要因素。但是, 从目前的研究现状来看, 尚无专门针对纵筋对钢筋再生混凝土梁抗剪性能的研究, 关于这方面的研究, 有待于进一步展开。

4 钢筋再生混凝土梁的抗剪承载力计算方法

4.1 再生混凝土梁的抗剪机理

根据上述对试验结果的分析, 可以发现钢筋再生混凝土梁的破坏形态与普通混凝土梁相似, 这表明钢筋再生混凝土梁的抗剪机理与普通混凝土梁并无本质区别。因此可参照取普通混凝土梁破坏时受力状态来分析再生混凝土梁的抗剪机理。再生混凝土梁抗剪破坏时的受力情况见图10所示。假定钢筋再生混凝土梁在达到极限状态时, 剪压区垂直面上剪应力和正应力为均匀分布, 剪压区高度为, 则有下列平衡方程:

上式表明, 钢筋再生混凝土梁的抗剪承载力由剪压区再生混凝土所承担的剪力、裂缝间骨料咬合力和纵筋的销栓力以及箍筋抗剪力等4部分组成。根据文献[6,7,8]的试验结果, 再生混凝土梁和普通混凝土梁在达到抗剪极限承载能力时的纵筋和箍筋应变均大致相等。因此, 再生混凝土梁抗剪承载力降低的主要原因为再生混凝土的抗剪能力较比普通混凝土差。

此外, 钢筋再生混凝土梁的临界斜裂缝间骨料的咬合力机理可能与普通混凝土不完全相同[7]。对于普通混凝土, 天然粗骨料的强度远大于水泥石的强度, 在斜裂缝表面处骨料可能突出表面, 突出的天然粗骨料将阻止斜裂缝两侧相对滑移, 此即所谓咬合力;对于再生骨料, 由于其孔隙率比较大, 且存在许多微裂缝, 其在临界主斜裂缝处容易被拉断, 斜裂缝表面只有少量的再生粗骨料突出表面, 骨料咬合力主要取决于裂缝面间摩擦力的大小。

4.2 极限平衡法

上述大量试验结果都表明, 再生混凝土梁的抗剪承载能力较普通混凝土梁降低, 因此不宜直接采用普通混凝土梁的计算公式来计算再生混凝土梁的抗剪承载力, 否则将导致计算结果偏于不安全。在对钢筋再生混凝土梁抗剪机理进行把握的基础上, 可以对其抗剪承载力计算方法加以讨论。根据上述分析, 可以考虑在对普通混凝土计算方法加以修正的基础上获得再生混凝土梁的抗剪承载力计算公式, 这是最为直观和实用的方法。

在我国现行的《普通混凝土结构设计规范》 (GB50010-2002) 中, 采用下式计算普通混凝土梁的抗剪承载力:

上式中, βh为截面尺寸效应影响系数, 当截面高度在800以下时, 可以近似取1.0;βρ为纵向受拉钢筋的配筋率ρ对无腹筋受剪承载力V的影响, 通常情况下, 当纵筋配筋率ρ在1.5%以上时, 此影响才较为明显, 一般可以不予考虑, 取1.0。其他未说明的符号见《普通混凝土结构设计规范》 (GB50010-2002) 。

针对钢筋再生混凝土无腹筋梁, 文献[4]建议了如下的抗剪承载力计算公式:

对于钢筋再生混凝土有腹筋梁, 兰阳基于试验结果及有限元仿真结果, 建议了如下的计算公式:

上式中, r为再生骨料取代率 (%) 。

利用本文收集到的抗剪再生混凝土梁抗剪承载力试验结果进行验算, 可以发现 (5) 式与试验结果基本吻合。

4.3 非线性有限元法

对于钢筋再生混凝土梁的抗剪问题, 影响因素众多, 采用极限平衡法必须采用许多假定。为了全面了解钢筋再生混凝土梁的抗剪性能, 分析其承载能力, 可以通过非线性有限元法进行模拟计算。

兰阳[6]利用ANSYS软件对钢筋再生混凝土受剪梁进行了有限元分析, 再生混凝土选用SOLID65单元, 钢筋采用LINK8杆单元模拟, 再生混凝土应力-应变关系曲线采用李佳彬建议结果。图11中给出了部分钢筋再生混凝土梁抗剪性能有限元计算结果与试验结果的对比, 可以看出, 计算结果与试验值吻合较好, 表明采用非线性有限元法计算钢筋再生混凝土梁的抗剪承载力是可行的。

5 结论与建议

本文结合国内外大量相关试验结果, 系统研究了钢筋再生混凝土梁的抗剪性能, 得出了如下一些有意义的结论: (1) 钢筋再生混凝土梁的斜截面梁受剪破坏形态与普通混凝土梁差别不大, 主要取决于剪跨比λ。当λ≤1时, 发生斜压破坏;1<λ<3时发生剪压破坏;λ≥3时发生斜拉破坏。 (2) 再生混凝土的抗压强度、剪跨比、配箍率和再生骨料取代率是影响钢筋再生混凝土梁抗剪性能的主要因素。 (3) 钢筋再生混凝土梁的抗剪机理与普通混凝土基本相同。 (4) 普通混凝土抗剪承载力计算公式用于再生混凝土偏于不安全, 不适用于钢筋再生混凝土梁。 (5) 钢筋再生混凝土抗剪承载力计算公式可以参考 (5) 式进行;在合理选择再生混凝土本构关系的基础上, 也可采用非限元有限元法计算其承载力。 (6) 关于钢筋再生混凝土梁的抗剪设计有待于进一步研究。

参考文献

[1]中国建筑材料科学研究院.绿色建材与建材绿色化[M].北京:中国建材出版社, 2003.

[2]肖建庄, 李佳彬, 兰阳.再生混凝土技术研究最新进展与评述[J].混凝土, 2003, 26 (10) :17-20.

[3]李旭平.钢筋再生混凝土梁的受弯性能[J].混凝土, 2007 (, 3) :19-21.

[4]张雷顺, 张晓磊, 闫国新.再生混凝土无腹筋梁斜截面受力性能试验研究[J].郑州大学学报, 2006, 27 (2) :18-23.

[5]Han B.C.et al.Shear capacity of reinforced concrete beams made with recycled aggregate.ACI Special Publication, Vol.200, June, 2001

[6]兰阳.再生混凝土受弯与受剪性能研究[D].上海:同济大学, 2005年.

[7]肖建庄, 兰阳.再生混凝土梁抗剪性能试验研究[J].结构工程师, 2004, 20 (6) :54-58.

[8]兰阳, 肖建庄, 李佳彬.再生粗骨料混凝土材料与梁抗剪性能研究[J].特种结构, 2006, 23 (2) :8-10.

[9]李佳彬.再生混凝土基本力学性能研究[D].上海:同济大学, 2004年.

钢筋再生混凝土梁 篇2

⑴混凝土搅拌、运输、浇筑一般要求见本册“桥梁混凝土施工工艺标准”（Ⅷ204），

⑵盖梁混凝土浇筑应连续浇筑完毕，混凝土浇筑方法应水平分层，纵向压茬赶浆，从中间开始向两端阶梯推进。对于两端高低不一的盖梁应由低端开始向高端推进。宜采用插入式振捣器振捣，因锚区钢筋较密，浇筑时应人工配合机械振捣。

⑶若采用后穿束，混凝土浇筑前宜在波纹管内穿入铅丝棉球做拉通准备，混凝土浇筑时设专人由两端往复拉通，采用穿束时，混凝土浇筑时可用卷扬机由两端往复拉动预应力筋，防止渗入水泥凝块堵孔，直至混凝土初凝后停止，

⑷混凝土浇筑时应设专人检查钢筋、模板、波纹管、锚垫板、预埋件等，出现位移、松动时，及时纠正修复。

⑸浇筑完毕后将混凝土顶面整平，并用木抹拍实、压平。

⑹除按要求制作标准条件养护试块外，还应制作同条件养护试块，以确定张拉时间。

⑺对于非预应力结构，混凝土达到设计要求的拆除底模强度后，可以拆除底模；设计无要求时，宜按以下规定实施：跨度小于等于8m时，混凝土强度应达到设计值的75%，跨度大于8m时，混凝土强度应达到设计值的100%。

⑻垫石宜采用二次浇筑，以保证其位置高程准确；垫石浇筑前应对基面凿毛清洗，钢筋除锈去污。

纤维加固钢筋混凝土梁的试验研究 篇3

关键词：纤维加固钢筋混凝土梁；碳纤维布；玻璃纤维布

1.试验过程

1.1 实验目的

本文的实验目的为：.通过加固梁与未加固梁受力性能的比较，分析加固后梁的承载能力变化。

1.2 试件设计

本文试验共浇注4根钢筋混凝土矩形截面简支梁，试件的截面尺寸均为：b×h=100mm×180mm，跨度：1=2200mm，计算跨度：l0=2000mm。混凝土强度等级均为C25，受拉主筋为2根直径10mm的HRB335级钢筋，架立筋和箍筋为直径5mm的HPB235级钢筋，试件的弯剪段箍筋的间距75mm，纯弯段箍筋的间距150mm，混凝土保护层厚：c=25mm，纤维布的粘贴情况见图1.1，试件基本情况见表1.1[1]。

1.3 模型制作

试验选用的原材料为：325#普通硅酸盐水泥，天然河砂（级配良好），天然河石，自来水。试件的浇注采用组合钢模板分批浇注。浇注前，根据配合比，将定量的水泥、砂以及石均匀搅拌，适当的调整用水量。放入帮扎好的钢筋骨架，浇注混凝土，用震动棒将混凝土震捣密实。浇注试件时，每批混凝土预留三个150×150×150mm3的立方体试块，并记下该批混凝土浇注的梁的编号，经过24小时，混凝土达到一定强度后拆模。碳纤维布CFW200为日本进口碳纤维丝在南京编织的，玻璃纤维布EGFW430为南京玻璃纤维研究设计院生产的。FRP片材粘贴结构胶为长沙固特邦土木技术发展有限公司生产的专用胶，包括：打底胶、找平胶、浸润胶。三种胶均为A，B双组分，按比例均匀混合使用[2]。该配套用胶性能良好，强度较高，其中打底胶固化时的剪切强度为17MPa，找平胶固化时的剪切强度为17.5MPa，粘贴胶固化时的剪切强度为20.5MPa。

1.4 试验装置及测试内容

本次试验用到的试验装置如图1.2所示。试验采用三分点处两点对称加载，加载方式为机械式千斤顶配合反力架手动加载。加载方案采用分级加载方式，在混凝土开裂前以每级2kN加载，开裂后以每级4kN加载。试件进入屈服阶段后按位移每级2mm进行加载，每级荷载施加完毕5分钟后观测应变、位移及裂缝情况等。试验中测量内容有：荷载大小、挠度、混凝土表面应变、钢筋应变、FRP应变、裂缝开展的宽度等。荷载大小由千斤顶上面的压力传感器结合应变仪来控制[3]。

2. 试验结果及分析

2.1材料力学性能试验结果

在梁的试验的同时对立方体试块进行抗压强度试验，其中 CFRP 、GFRP的极限强度为3500MPa、1500MPa，钢筋为Ф10（二级），混凝土为C25[4]。

2.2试验结果分析

试验试件的破坏形式主要有以下三种情况：（1）受压区混凝土压碎破坏但纤维布尚未被拉断，例如DBL25-1C1G；（2）纵向受拉钢筋屈服，纤维布被拉断，受压区混凝土被压碎，试件DBL25-2G与DBL25-2C发生这种破坏，这种情况相当于普通混凝土构件的适筋破坏的情形；（3）受压区混凝土被压碎，试件CL25发生的是这种破坏。

所有试件的开裂荷载、屈服荷载、极限荷载、跨中挠度以及破坏形式如表2.2所示。从表中可以看出，经过加固的试件屈服荷载和极限荷载均比加固前普通混凝土梁有所提高，极限荷载的提高更为显著。二次受力试件DBL25-2C，DBL25-2G，DBL25-1C1G的屈服荷载比试件CL25分别提高了20.5%，8.2%，20.9%；极限荷载分别提高了56.4%，37.9%，45%。可以看出用CFRP加固试件的承载力比用GFRP加固提高的多，而用CFRP/GFRP混杂加固试件的承载力介于二者之间。

从表2.3可以看出，试件DBL25C与DBL25-1C1G的极限荷载相差不大，前者发生的是纤维布拉断的破坏形式后者发生的混凝土压碎的破坏形式，后者底层的纤维布完好，也就是说后者的纤维布还没有充分发挥作用实验梁就破坏了。如果实验梁混凝土的抗压强度足够大，使试件DBL25-1C1G的破坏形式变为纤维拉断破坏，那么试件DBL25-1C1G的极限荷载将有可能比DBL25-2C的大。

3.本章小结

钢筋再生混凝土梁 篇4

1 试验研究

1.1 试验梁材料选用

试验中,制作再生混凝土试验梁所采用的粗骨料为建筑垃圾(废弃混凝土块、废弃砖块等)经机械破碎、清洗、分级而制的成的粒径为5~31.5 mm的再生粗骨料(砖粒在全部再生粗骨料中的质量含量为21.6%)。再生粗骨料的压碎指标值为15.1%,30 min吸水率为5.16%,含泥量为2.05%;细骨料采用河砂,细度模数为2.3,含泥量为2.10%;水泥采用太行山P.O 42.5级普通硅酸盐水泥;粉煤灰采用邯郸产Ⅰ级粉煤灰。

1.2 试验梁设计与制作

试验梁设计:设计10根钢筋再生粗骨料混凝土试验梁(简称试验梁),其中2根为RC20试验梁,编号为L1、L2,2根为RC25试验梁,编号为L3、L4,6根为RC30试验梁,编号为L5~L10。试验梁底部纵向主受拉筋采用热轧带肋钢筋(HRB400E),上部受压构造筋采用2Φ12 mm热轧带肋钢筋(HRB400E,计算时不考虑其受压影响);箍筋采用Φ8光圆钢筋(HPB300)。试验梁尺寸及配筋见图1所示。

试验梁制作:试验梁的制作分3组,先制作试验梁L1~L2,然后制作试验梁L3~L4,最后试验梁L5~L10。所有试验梁在制作完成后均采用塑模覆盖自然养护,并在达到设计试验时期时进行荷载试验。

1.3 试验梁材料性能

在制作试验梁的同时,也对应制作了同条件富含砖粒再生混凝土立方体抗压试件(100 mm×100mm×100 mm),再生混凝土棱柱体抗压试件(100mm×100 mm×400 mm),再生混凝土立方体劈裂抗拉试件(150 mm×150 mm×150 mm),并在满足设定条件时进行再生混凝土试件的材料力学性能试验[10]。再生混凝土轴心抗拉强度采用劈裂抗拉强度替代。受拉主筋及再生混凝土材料性能实测结果如表1所示。

1.4 试验梁加载与量测设计

试验梁的加载试验采用两点对称,集中力分级加载方法,加载装置详见图1所示。具体试验方法为:①力控制加载方法。即,在梁底部纵向受拉钢筋屈服前,每级施加的荷载值取20%的屈服荷载值,在接近开裂荷载时,每级施加的荷载值取10%的屈服荷载值;②位移控制加载方法,即,加载至梁底部纵筋出现屈服后,立即采用位移控制加载方法。

为了量测试验梁中纵向受力钢筋的应力,在距梁两端600 mm处和跨中位置的各个纵向受力钢筋上分别布置1片规格为3 mm×2 mm的点式电阻应变计。在试验梁的两端支座和跨中位置分别布置一个高精度位移传感器,用以测量试验梁支座处的沉降和跨中的挠曲变形。加载及各个量测点的布置详见图2所示。每级加载完毕之后持荷30 min,测量试验梁的支座及跨中位移、各个应变点的应变和裂缝宽度,描绘裂缝开展图并详细记录试验现象。当试验梁出现破坏现象时即可终止试验。

2 试验结果与分析

2.1 主要试验结果

对静载荷试验条件下10根试验梁开裂荷载、极限荷载、最大裂缝宽度和平均裂缝间距的实测结果,进行整理与计算,得到了如表2所示的主要试验成果。

2.2 试验结果分析

基于试验结果,分析试验梁(L1~L10)的施加荷载(M)与梁跨中的挠曲变形(f)、梁底部受拉纵筋的应变(εs)及梁纯弯段内裂缝发展形态的相关关系,可以发现试验梁的受荷破坏过程基本上可分为3个阶段:①线性工作阶段。在此阶段,M小于0.15 Mu(极限荷载)梁底部受拉纵筋的应变值较低,纯弯段内无裂缝出现,M与f、M与εs均呈线性发展关系;②带裂缝工作阶段。在此阶段,M值大约在(0.15~0.25)Mu范围内。试验梁的底面、侧面开始有第一批裂缝(1条或多条裂缝)出现,此时的裂缝宽度值均较小,约在0.04~0.08 mm之间。随着施加荷载M的继续增加,梁底部纵向主受拉钢筋的应变值增长较快,部分已有裂缝(试验梁侧面)的宽度值也随M增加而变大,同时向上伸长并衍生出许多短小的微裂缝(这主要是由于富含砖粒再生混凝土中粗骨料界面复杂,混凝土内部的初始缺陷与微裂纹较多的特性所致)。另外,还伴随有新裂缝(第二批、第三批裂缝等)的不断涌现。经统计发现,当施加荷载M增大至0.55Mu左右时,试验梁侧面的裂缝数量已基本稳定,主裂缝基本形成,主裂缝间距也基本保持不变,M与f、M与εs均呈非线性发展关系;(3)破坏阶段。随着M的继续增加,f也快速增加。当M超过0.65Mu时,试验梁的最大裂缝宽度值均已超过0.20 mm,而且试验梁破坏形态均表现为延性破坏。

试验结果表明,当配筋率相同时,试验梁跨中的最大裂缝宽度值有随再生混凝土强度等级的增大而逐渐减小的趋势;当再生混凝土强度等级相同时,试验梁跨中的最大裂缝宽度值有随配筋率的增大而减小的趋势。

3 试验梁抗裂性能的计算与分析

3.1 开裂荷载的计算与分析

参照文献[11]关于钢筋混凝土梁受弯开裂荷载的计算方法,进行钢筋再生混凝土梁受弯开裂荷载的计算,则有:

式(1)中,Mrcr为钢筋再生混凝土梁受弯开裂荷载计算值;γr为钢筋再生混凝土梁截面抵抗矩塑性影响系数,可按梁截面高度h进行修正,即:γ=(0.7+120/h)γrm,400 mm≤h≤1600 mm。其中,γrm为钢筋再生梁截面抵抗矩塑性影响系数基本值;frtk为再生混凝土混凝土轴心抗拉强度标准值;W0为换算截面抵抗矩。

表3中列出了各试验梁开裂荷载实测值(Mrcr,t)。通过比较分析可以发现:①在再生混凝土强度等级相同的情况下,Mrcr,t随试验梁纵向配筋率的增长而增大;②在配筋率相同的情况下,再生混凝土强度等级越高,试验梁的Mrcr,t就越大。这说明,随再生混凝土强度等级、纵向配筋率的增长γrm会逐渐增大。

影响梁截面抵抗矩塑性影响系数基本值取值的因素较多[12[13]13],为了确保工程安全和便于设计计算,依据本文中试验梁的基本情况,在对试验实测数据进行统计分析的基础上,建议当梁截面形状为矩形时,取γrm=1.23。

依据式(1)对钢筋再生混凝土梁开裂荷载(Mrcr)进行计算,并将计算值与实测值进行对比(表3)。由对比结果可以发现,Mrcr,t略大于Mrcr,Mrcr与Mrcr,t比值的平均值为0.834,变异系数为0.082,说明钢筋再生混凝土梁按式(1)进行截面抗裂验算与试验结果是较吻合的。

3.2 平均裂缝间距的计算与分析

在此依据文献[11]关于普通钢筋混凝土受弯梁截面裂缝间平均裂缝间距的计算方法,来计算试验梁的平均裂缝间距,则有:

式(2)中,lcr为试验梁的平均裂缝间距;cs为最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉区底边的距离;deq为受拉区纵向钢筋的等效直径;ρtrc为按有效受拉再生混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋的配筋率。

基于试验梁的配筋情况与几何参数,依据式(2)可计算得到试验梁的平均裂缝间距lcr。将lcr与试验梁的平均裂缝间距实测值lcr,t进行比较,结果见图3所示。

由图3可知,实测值lcr,t均大于计算值lcr。从试验梁平均裂缝间距的计算误差来看,配筋率较小时其计算误差较大。这主要是由于在较高应力状态下钢筋与富含砖粒再生混凝土之间有较强的机械咬合应力加剧了裂缝的扩展。

为了能真实反映试验梁平均裂缝间距的变化规律,在(2)式的基础上,设试验梁平均裂缝间距的计算表达式为。基于实测试验数据,利用MATLAB软件对lcr,m计算式进行双参数拟合分析可以得到:k1=1.95、k2=0.09。将k1、k2的值代入lcr,m计算式即可得到试验梁平均裂缝间距lcr,m计算式(3)。

对lcr,t与lcr,m比值的平均值(μ)、变异系数(δ)进行统计分析,可得到μ=1.015,δ=0.053,说明按式(3)计算试验梁的平均裂缝间距与试验结果吻合较好。

4 结论

(1)试验梁在受荷破坏时,临界正截面裂缝处的纵向受拉钢筋的应变达到了钢筋的受拉屈服应变,受弯区裂缝形态稳定,破坏形态均表现为延性破坏。

(2)试验梁的受弯开裂荷载值随再生混凝土强度等级、配筋率的提高而增大。基于10根试验梁的试验结果,提出了钢筋再生混凝土梁受弯开裂荷载的建议计算公式。采用建议计算公式的计算结果与试验结果吻合较好。

钢筋混凝土梁工程量规则有哪些？ 篇5

2、梁长的取法

梁与柱连接时，梁长算至柱侧面，主梁与次梁连接时，次梁长算至主梁侧面，

3、地圈梁工程量

外墙地圈梁的工程量=外墙地圈梁中心线的长度×地圈梁的截面积

内墙地圈梁的工程梁=内墙地圈梁净长线的长度×地圈梁的截面积

3、基础梁的体积

钢筋再生混凝土梁 篇6

【关键词】芳纶纤维；再生混凝土梁；受弯

自然资源相对贫乏的我国，应该寻求新的发展道路来实现可持续发展，在土木工程中，废弃的混凝土及纤维带来了很严重的环境问题，影响了生态，如果我们将其再次加工并混入混凝土中，即节约的资源又减少了污染，实现了环境保护，具有一定的社会效益及经济效益。

芳纶纤维在结构中主要用于加固，其对比碳纤维及玻璃纤维具有更高的弹性模量，从理论上讲，再生混凝土梁参入芳纶纤维应该会改善混凝土构件的力学性能，本文主要研究将芳纶纤维掺入再生混凝土梁中的力学参数，通过实验研究其变形和承载能力的差异并以此为基础，对后续研究进行前期准备，始之逐渐成熟、完善。再生混凝土及纤维混凝土的研究在当今研究的比较广泛，但是多为对其的材料性能进行研究，而将芳纶纤维掺入混凝土后的研究很少，基于上述原因，笔者从此方面着手，改变芳纶纤维的体积参入量，进行梁的抗弯试验，分析力学性能。

一、试验概况

1.不同体积参量的芳纶纤维再生混凝土梁的设计。将本校实验室试验废弃的C40混凝土再次人工打碎，废弃的芳纶纤维为结构加固后剩余的边角料，拆分成股，并统一裁剪成20mm长度的线条。选用碎石为天然骨料，粒径5-20mm，再生粗骨料的粒径与碎石相同。普通河沙，水泥选用42.5R，属于普通硅酸盐水泥。普通梁为NC0，再生梁为RCO，FRC08代表掺入芳纶纤维体积比为0.08%，FRC12代表掺入芳纶纤维体积比为0.12%，FRC16代表掺入芳纶纤维体积比为0.16%，再生骨料取代率为50%，水灰比0.5%。

本试验为了初步研究芳纶纤维掺入量对再生混凝土梁的抗弯影响，共设计了5组，每组2根，共10根矩形截面梁，梁截面尺寸均为150mm×300mm，长2250mm。其中，1组为普通混凝土梁，作为基准，编号NC0，强度C40。另外4组为芳纶纤维再生混凝土梁，编号分别为RC0、FRC05、FRC10、FRC15，芳纶纤维掺量体积比分别为0、0.08%、0.12%以及0.16%，再生粗骨料取代率均为50%。

本试验在跨中均不设架立筋为了消除剪力对废弃纤维再生混凝土梁抗弯性能的影响，即750mm的纯弯段受纯弯矩作用。在剪弯段配架立筋和箍筋。其中纵向钢筋采用直径18mm的HRB335热轧钢筋，架立筋与箍筋采用直径8mm的HPB235热轧钢筋，纵筋配筋率均为1.29%。

2.加载设计。试验加载方式为三分点集中，作用点分别位于相邻支座处的600mm处。

本次试验为单调一次性加载。加载前，为了保证仪器设备的正常运作先进行一级加载，一切正常后卸载至0，准备正式加载。

试验梁开裂以后，缓慢加荷，每级荷载保持为使用荷载的20%，接近破坏时级距加密。每加一部分荷载，持续一定时间后，进行各项读数的记录工作，直至破坏。

开始加载时，实行分步加载，在达到开裂荷载的90%以前，每个子步为使用荷载的20%，达到90%后，每个子步为使用荷载的5%，可以准确记录开裂时的荷载，开裂后继续每个子步为20%的使用荷载施加，直到破坏。

二、现象与结果

1.材料力学性能。预留5个立方体试块，测其混凝土立方体抗压强度。同时，测预留纵筋的屈服强度以及极限强度。NCO、RC0、FRC08、FRC12、FRC16的混凝土立方体抗压强度（fcu/MPa）分别为41.04、38.97、41.85、44.01、41.02。纵筋的屈服（fy/MPa）为385，极限强度（fu/MPa）为530。

2.试验现象。掺加了芳纶纤维的再生混凝土适筋梁在受弯时与普通混凝土适筋梁一样经历了弹性、开裂、屈服以及极限四个阶段，最后都是钢筋先屈服然后混凝土受压区压碎。无掺入芳纶纤维的再生混凝土梁开始加载初期，混凝土处于弹性工作状态。第一条裂缝出现在荷载值为58.2kN。随着荷载的增加，钢筋的应变变大，混凝土梁的跨中挠度增大，裂缝增多增宽，混凝土受压区为塑性表现。荷载超过160kN时，以上参数变化加快。混凝土完全破坏时的荷载为190kN。其余3组掺入芳纶纤维的混凝土梁与普通混凝土梁开裂时的规律基本相同，但是延性更好。

3.试验结果。

各组试验梁所测试验数据详见表1。

三、芳纶纤维再生混凝土梁挠度和承载力分析

1.挠度。五组试件基本都是在跨中挠度达到8mm的时候，受拉钢筋达到屈服，与掺入芳纶纤维的含量无明显关系，此时荷载基本上都是195KN左右。但是在钢筋屈服后达到极限承载力这一阶段随着参入量的改变，其受弯时的延性明显好于普通混凝土梁，跨中挠度可以达到19mm，而普通混凝土梁只能达到8-11mm。但是参入量在0.12%时由于0.08%以及0.16%，这种现象并不是随着掺入量的增加而增加，与用芳纶纤维布加固混凝土梁类似，会有折减的发生。

通过以上现象，分析其原因为钢筋的弹性模量远远小于芳纶纤维的弹性模量，且芳纶纤维剪断混入混凝土中，在加载初期，钢筋先达到屈服，纤维的作用不明显，所以会出现挠度无明显差异的情况。但是当钢筋屈服后，掺入的混凝土的芳纶纤维发挥作用，虽然纤维与混凝土之间的粘结作用影响其性能的充分发挥，但是效果也是十分明显，纤维继续受拉，代替钢筋继续工作，整体提高了梁的抗弯性能。至于为什么掺入量为0.12%时的极限承载力高于0.16%时的极限承载力，笔者认为是由于随着掺入的增加，影响了混凝土与纤维之间的作用，从粘结机理上分析是影响了纤维与包裹其混凝土的内摩擦。

2.承载力分析。从表2可以看出，掺入芳纶纤维的再生混凝土梁与普通混凝土梁和再生混凝土梁对比，开裂荷载提高提高程度为掺入芳纶纤维再生混凝土>再生混凝土>普通混凝土，表中数据显示RCO开裂荷载相对于基数降低22%，FRC12增加

8.9%，RCO极限荷载相对于基数降低-1.7%，FRC12增加8.9%.

其原因是芳纶纤维的掺入抑制了混凝土梁的开裂，纤维的抗拉与钢筋互相作用，增强了极限荷载及开裂荷载，纤维一直在其自身的弹性工作区发挥作用，性能发挥充分。

四、结论

1.与普通混凝土梁时受弯时的破坏机理相同。2.芳纶纤维再生混凝土梁，由于纤维的高弹性模量，使之在钢筋屈服后代替钢筋工作，提高了抗弯承载力。3.相比于普通混凝土梁，芳纶纤维的掺入明显提升了梁的开裂荷载和极限荷载。

【参考文献】

[1]刘数华，冷发光.再生混凝土技术[J].中国建材工业出版社，2007，7（4）：1-3.

[2]周静海，张微，刘爱霞.再生粗骨料混凝土梁抗弯性能研究[J].沈阳建筑大学学报：自然科学版，2008，24（5）：762-767.

[3]杜朝华.再生骨料混凝土梁受弯性能试验研究[J].混凝土，2012（3）：77-80.

钢筋再生混凝土梁 篇7

城市化进程中,以废弃混凝土为主的建筑垃圾大量产生, 至今尚无有效方法对其加以有效处理、利用,因而严重威胁着自然界的生态环境和资源利用的可持续性。

再生骨料混凝土是将旧建筑物或结构物解体的混凝土经破碎分级,成为粗细骨料,用以代替混凝土中部分砂石,配制成的混凝土[1]。 再生混凝土是名副其实的“绿色建材”:具有节约资源、能源;不破坏环境;可持续发展等优点[2]。 因而,废弃混凝土的再生利用技术一经提出便成为国内外学术界和工程界研究的热点问题[3,4,5]。

叠合构件是指由预制混凝土构件(或既有混凝土结构构件)和后浇混凝土组成,以两阶段成型的整体受力结构构件[6]。 混凝土结构工程中,叠合工艺的采用不仅克服了现浇及装配式结构的缺点,而且同时具有二者的优点,因而得到了广泛应用。 在实际工程中,倘若能够将混凝土叠合工艺与废弃混凝土的再生工艺进行有机结合,必将对再生混凝土这种“绿色建材”的推广使用起到积极的促进作用。 目前,对再生混凝土的研究主要集中在再生骨料的基本性能、级配优化及耐久性能等方面[7,8],而对于再生混凝土叠合构件性能的研究还较少。 因此,本研究通过再生混凝土叠合梁的抗弯承载力试验研究,为今后再生混凝土叠合构件及结构的进一步研究、应用提供参考。

1 试验方案

本试验中设计的叠合梁长度为2600mm, 净跨为2400mm。 选用T形横截面,梁翼缘与腹板的交界面为叠合面。 腹板部分采用相同的普通混凝土首先浇筑,待养护72h后,再采用再生骨料取代率不同的再生混凝土浇筑翼缘部分。

试验所用再生粗骨料来源于废弃的混凝土梁,龄期为3 年,原废弃混凝土的抗压强度为40MPa左右,通过人工及颚式破碎机破碎加工成再生粗骨料。再生粗骨料对天然粗骨料的替代率分别为:0、30%、50%、70%、100%。

再生混凝土及普通混凝土的设计强度均为C30,两者采用相同的配合比,具体为水泥∶水∶砂∶粗骨料=1∶0.47∶1.46∶3.43(因用量较少,附加用水量未考虑),具体参见表1。

所有叠合梁采用相同的钢筋布置, 纵向受拉钢筋采用HRB335 钢筋, 箍筋及架立钢筋均采用HPB235 钢筋。 箍筋在纯弯段采用 Φ8@200,剪弯段采用 Φ8@100,受压区架立钢筋采用2Φ8。

叠合梁的截面尺寸及构造如图1、图2 所示,材料的力学性能见表2。

试验采用三等分点的加载方式,加载示意图如图3 所示。

2试验结果与分析

2.1试验现象

试验开始,当各叠合梁加载至极限荷载的25%左右时,在这一阶段,混凝土和纵向受拉钢筋的应变值及各百分表的读数均呈规律性的线性增长,反映出叠合梁加载-挠曲变形之间正比例的变化关系。此后,经历一短暂加载后,受拉钢筋的应变值“骤增”,相应的受拉区混凝土的应变值突然减小,各百分表的读数也几乎同时出现快速波动现象,但幅度不大,这些现象是叠合梁纯弯段腹板受拉区边缘混凝土首次出现开裂导致的。此时,叠合梁并无明显的弯曲变形。加载持续增加,剪弯段中靠近加载点附近受拉区边缘混凝土也开始出现裂缝,但数量明显少于纯弯段中的新生裂缝,并且其向上发展的速度也明显比纯弯段中的裂缝慢;纯弯段中最早出现的几条裂缝此时已快速竖向发展至腹板与翼缘的交界面,便停止进一步向翼缘发展。此后,这几条腹板裂缝附近的翼缘下侧外边角处开始出现细微的竖向裂缝,但发展速度要比腹板裂缝慢得多,叠合梁已出现弯曲。 继续加载至受拉钢筋屈服后,受拉钢筋的应变及各百分表的读数(尤其是跨中的百分表)均出现比先前更快的增长,增长幅度进一步加大;剪弯段中新生裂缝进一步增加,之前开裂并竖向向上发展的裂缝此时出现向加载点斜向发展的趋势;纯弯段中的新生裂缝几乎不再出现,腹板中几条最先出现的裂缝的宽度已明显加大,并且沿着这些裂缝的两侧出现了许多斜向的分支裂缝;发展至交界面的腹板裂缝此时开始缓慢从交界面向翼缘下侧外边角发展;翼缘中的裂缝一方面沿翼缘侧面向上缓慢发展,另一方面沿翼缘的下表面向交界面发展,发展方向与腹板发展来的裂缝方向有 “趋同性”。 叠合梁此时弯曲明显。 持续加载,腹板中开始出现主裂缝,翼缘中沿翼缘下表面发展的裂缝与由交界面发展而来的腹板裂缝已连通,沿翼缘侧面向上发展的裂缝开始出现趋向叠合梁跨中顶面的发展趋势,发展速度相对于之前略有加快。 此时受拉钢筋的应变值基本停止增加,叠合梁的承载能力下降明显,刚度退化严重,挠曲变形急剧增加。 临近极限荷载时,梁跨中翼缘顶面及侧面均出现纵向波纹状压裂裂缝,并伴有清脆的混凝土碎裂声,叠合梁即将破坏,加载停止,试验结束。

各叠合梁极限破坏时均呈现出明显的适筋破坏现象,极限破坏情况如图4 所示。

本试验选用的是叠合构件,其叠合面的完整性是保证叠合构件各组成部分能够协同受力从而确保叠合构件整体性的重要前提。 在试验加载的最后阶段,虽有部分梁剪弯段中的叠合面出现少许间断开裂,但开裂处的叠合面中并未形成贯穿性裂缝,且梁整个叠合面的绝大部分区域依然粘结密实,未出现翼缘与腹板之间错动滑移的现象,这反映出叠合梁具有良好的整体工作性能。

极限状态下叠合面的局部开裂及整体情况如图5 所示。

2.2 叠合梁变形性能

2.2.1 平截面假定理论验证

根据各叠合梁加载过程中设置在跨中横截面处的混凝土应变片实测数据可得:当加载较小,混凝土尚未出现开裂时,混凝土横截面上的正应变沿横截面高度方向呈线性分布,反映出叠合梁处在弹性受力阶段;当混凝土开裂后直至加载接近极限荷载的75%左右这一阶段中, 由于加载不断导致梁受拉区裂缝的随机生成并进一步开展、受压区混凝土的塑形变形不断累积等原因,混凝土横截面上正应变的分布开始出现一定程度的转折,但依然近似呈线性分布规律。 同时,再生骨料取代率的增加也导致了试验后期混凝土正应变分布发生转折的程度有加大的趋势。

总体而言, 平截面假定理论依然适用于再生混凝土叠合梁。 各叠合梁跨中混凝土正应变沿横截面高度方向上的变化情况如图6 所示。

2.2.2 荷载-挠度关系曲线

各叠合梁在整个加载过程中的加载-挠度关系曲线对比如图7 所示。 从图中可以看出,再生混凝土叠合梁的加载-挠度关系曲线形式与普通混凝土叠合梁基本类似,即各叠合梁的挠度变化随加载大致分为三个过程: 混凝土开裂前的弹性变化阶段、混凝土开裂后的近似弹性变化阶段以及屈服破坏阶段。

随着再生骨料取代率的提高, 图中第二阶段的曲线斜率出现减小的趋势, 反映出在该阶段中,挠度变形的增长率有所提高,这主要是由于再生骨料的弹性模量相对于天然骨料偏低,使得再生混凝土的弹性模量也相对偏低, 并且再生骨料内部的裂隙、孔隙较多等“缺陷”存在,导致叠合梁的抗弯刚度退化速率在试验加载的后期随再生骨料取代率的提高而增加,从而挠度变形增加较快。 最终,极限破坏时,各叠合梁的极限挠度相差不大,说明再生混凝土叠合梁的变形性能与普通混凝土叠合梁类似,能够满足实际使用中对构件延性的要求。

2.3 抗裂性及极限承载力

2.3.1 抗裂性

试验加载作用下, 叠合梁受拉区边缘混凝土的拉应变恰好达到混凝土的极限拉应变时,梁体正好处于即将开裂临界状态,将此时的弯矩称之为开裂弯矩Mcr。 本试验中,开裂弯矩的理论计算值通过采用文献[6]中开裂弯矩计算的相关方法予以确定,具体计算公式如下:

式中,Mcr-叠合梁的开裂弯矩;γ-混凝土构件的截面抵抗矩塑性影响系数;W0-叠合梁换算截面对受拉边缘的弹性抵抗矩; ftk-混凝土轴心抗拉标准值,本试验中混凝土的轴心抗拉强度ftk采用文献[6]、文献[7] 中的公式予以计算确定: 天然骨料混凝土:ftk=0.26f2/3cu,k;再生骨料混凝土:ftk=(ar+0.25)f2/3cu,k。

将依据上述方法所得到的叠合梁的开裂弯矩计算值与实测值进行对比分析,结果见表3。

从表3 中可以看出,依据文献[6]、文献[7]中开裂弯矩的计算方法得出的再生混凝土叠合梁的开裂弯矩计算值明显小于实测值,从结构构件抗裂性能方面看,完全能够满足实际工程中正常使用的相关要求。 但同时开裂弯矩计算值与实测值之间较大的差距说明了依据此种方法对于再生混凝土叠合梁的抗裂性进行验算存在较大的保守性,须通过进一步的研究确定合理的方法来有效评价再生混凝土叠合梁的弯曲抗裂性能。 此外,随再生骨料取代率的提高, 再生混凝土叠合梁的开裂荷载有所降低。

2.3.2 极限承载力

由于本试验中平截面假定理论的适用性及叠合面的完整性,故叠合梁极限承载力的计算方法借鉴文献[6]中普通混凝土梁正截面受弯极限承载力的计算方法,即:

其中:fy-为钢筋抗拉强度实测值;As-为受拉区钢筋截面面积;h0-为截面有效高度;b-为截面宽度(本试验中为叠合梁翼缘宽度);fc-为混凝土轴心抗压强度值(其中,普通混凝土的轴心抗压强度按照文献[6]中公式fc=0.76fcu换算确定,再生混凝土的轴心抗压强度按照文献[9]中公式fc=0.79fcu换算确定,fcu为各再生骨料取代率不同的再生混凝土立方体抗压强度fcu的实测值)。

各叠合梁极限承载力的计算值与实测值对比分析见表4。

由表4 可见, 随着再生骨料取代率的提高,再生混凝土叠合梁的极限承载力实测值略有下降,但不显著,说明再生骨料取代率的提高对再生混凝土叠合梁极限承载力的影响并不明显,反映出同等条件下, 再生混凝土叠合梁具有较好的抗弯承载能力。

再生混凝土叠合梁极限承载力的实测值与通过所借鉴方法计算出的计算值比值的平均值为1.232,标准差为0.025,变异系数为0.020。 这反映出叠合梁极限承载力的实测值与计算值之间具有较好的吻合性,并且实测值始终大于计算值,说明借鉴GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中普通混凝土梁正截面受弯极限承载力的计算方法确定再生混凝土叠合梁的抗弯极限承载力是安全可行的。

3 结论

(1)再生骨料取代率不同的各叠合梁具有与普通混凝土梁类似的承载历程和极限破坏形态,即混凝土开裂前的弹性变化阶段、混凝土开裂后的近似弹性变化阶段及屈服破坏阶段。

(2)试验中再生骨料取代率不同的混凝土浇筑的翼缘与普通混凝土浇筑的腹板之间的叠合面未出现错动滑移的现象,反映出再生混凝土叠合梁具有良好的整体工作性能。

(3)各叠合梁在试验加载过程中,跨中混凝土正应变沿横截面高度方向呈线性分布,说明平截面假定理论适用于再生混凝土叠合梁。

(4)叠合梁的刚度随再生骨料取代率的增加而降低,且刚度退化的速率也随之有所增加,从而导致加载过程中挠度的增长速率随再生骨料取代率提高有所增大, 但各叠合梁的极限挠度相差不明显。

(5)随再生骨料取代率的提高,再生混凝土叠合梁的开裂荷载略有降低; 采用GB 50010—2010 计算再生混凝土叠合梁的开裂荷载虽然满足正常使用要求,但计算结果过于保守,须进一步研究确定更为合理的计算方法。

(6)GB 50010—2010 中普通混凝土梁正截面受弯极限承载力的计算方法应用于再生混凝土叠合梁的极限承载力计算是安全可行的。

摘要：在普通混凝土浇筑的腹板上采用二次浇注再生混凝土翼缘制成叠合梁并进行抗弯承载力试验,对比分析了各叠合梁的抗弯性能、变形特性及其极限破坏形态。试验结果表明,平截面假定理论依然成立;随着再生骨料取代率的提高,梁挠曲变形增加的速率有所提高,但跨中极限挠度值相差不大;梁的抗裂性能略有降低;再生骨料的取代率差异对叠合梁的抗弯极限承载力及极限破坏形态影响不显著。

钢筋混凝土梁裂缝处理 篇8

关键词：钢筋混凝土梁,裂缝,原因,预防和处理

引言

随着社会的发展和建设步伐的加快,混凝土在建筑施工中的应用越来越广泛。但是,由于混凝土是一种脆性材料,早期强度低,因此钢筋混凝土梁在外荷载的直接应力和次应力的作用下,都会引起结构变形而产生裂缝。构件在使用过程中受年温差的长期作用,当温差的胀缩应力大于构件极限抗拉强度时也会产生裂缝。总之混凝土构件裂缝的因素是多方面的,包括结构设计、地基沉降差异、施工质量、材料质量、环境影响等,无论何种原因产生的裂缝,都会给建筑物整体结构带来影响。如果裂缝的出现影响了梁的承载能力,就必须采取加固的办法进行补强处理。这是因为这类裂缝的出现,表明梁的受拉区工作已由钢筋承受,随着裂缝的开展与延伸,梁截面处中和轴亦随之上移。当钢筋屈服后,受压区混凝土应变量亦增大,这是梁的刚度降低很多,构件达到破坏状态。所以,钢筋混凝土梁的裂缝的出现和开展,不仅是其它症害的预告,而且有导致结构破坏的可能。

1 钢筋混凝土梁产生裂缝原因分析

钢筋混凝土梁出现结构裂缝的主要有两个方面:一是是设计或施工造成的,二是使用不合理造成的。将钢筋混凝土梁出现结构裂缝的原因分析如下:

(1)由于设计欠周,例如钢筋混凝土梁的截面不够;梁的跨度过大,高度偏小;或者由于计算错误,受力钢筋钢材型号或截面积不够;以及钢筋的配置位置不当,节点处理不合理等,都会导致梁出现结构裂缝。

(2)由于施工质量不好,致使混凝土的强度达不到设计要求,就会出现受拉区的钢筋尚未达到设计强度,而受压区的混凝土则因强度过低导致破坏。

(3)由于施工错误,受力钢筋的规格、截面小于设计要求,造成梁的承载能力不够。

(4)由于施工控制不严格,钢筋混凝土梁上部的楼板超厚、超重,造成梁的承载能力不够。

(5)在使用管理方面,对建筑物使用不当,增大梁上的荷载,或者由于房屋的用途改变,如屋面上再加一层建筑,把办公室改成书库等,都会造成梁的承载能力不够。

(6)施工中管理不善,现浇混凝土模板支撑下沉,或者过早的拆除梁底模板和支撑,致使混凝土在未达到一定强度前过早的受力,就会导致梁的裂缝。

(7)钢筋混凝土预制梁在运输、吊装过程中,由于支垫不合理、吊点位置不对以及较大的振动或冲击荷载等,也会使钢筋混凝土梁出现裂缝。

2 预防措施

2.1 在设计方面

(1)钢筋混凝土梁的构造要合理,受力钢筋的截面必须满足承载能力的要求;

(2)加强设计审核工作,避免配筋计算错误。

2.2 在施工方面

(1)加强施工管理工作,严格按设计图纸规定的梁截面、混凝土标号、钢筋等级、直径、数量进行施工。

(2)必须事先进行混凝土配合比设计。现场搅拌混凝土时,应按混凝土配合比通知书的要求严格过秤。所用材料的质量,必须符合有关的技术标准。并严格控制水灰比,确保混凝土的强度。

(3)在浇筑混凝土时,要随时检查模板支撑,防止下沉。拆模不能过早,必须达到规范规定的强度后方可拆模。

(4)施工中要严格控制加于梁上的各种临时施工荷载,以免超载而使梁出现裂缝。

(5)预知钢筋混凝土梁在运输和吊装过程中,要按要求支垫平稳、牢固,起吊或落构件时要轻起轻放,防止突然冲击。

2.3 在使用管理方面

(1)不能随意加大梁上荷载,并随时注意避免增大梁上荷载的可能。如有的车间屋面因积灰过厚超载等,就要及时进行清扫处理。

(2)不能随意改变房屋的用途,如确需改变房屋用途,增大梁上荷载,则必须进行严格的计算,并采取相应的加固措施。

3 钢筋混凝土梁裂缝处理措施

3.1 钢箍加固法

这种方法适用于补强梁内横向钢筋数量不足时,可防止斜裂缝的开展。具体方法是:用扁钢或圆钢制成垂直的或斜形的钢箍,钢箍两端预留螺纹,套入钢板后用螺母拧紧(见图1)。如采用的斜向钢箍,为了防止钢箍沿着梁的方向滑动,需在梁上凿出沟槽,或将钢箍焊在梁的纵向钢筋上以防止滑动。

3.2 角钢小桁架或角钢钢箍加固法

当梁有垂直裂缝或坡度不大的斜缝时,可采用钢箍内侧配置纵向的分布角钢加固或用扁钢或角钢焊接成隔条小桁架,围在梁的裂缝处。钢箍及小桁架用细石混凝土或水泥砂浆进行覆盖,其加固方法如图2所示。

3.3 梁的三面或四面加做围套法

梁的刚度、强度或剪力不足且相差较大的情况下,采用在梁的三面或四面加做钢筋混凝土围套加固比较合适。

采用四面加加围套加固时,新加混凝土围套侧壁厚一般不应小于60mm;围套的上下厚度应根据实际需要而定,一般不小于100mm。围套内新增设的纵向受力钢筋和箍筋均由计算确定,纵向受力钢筋可沿梁的梁侧或一侧设置。设在围套内的的纵向受力钢筋可在支座附近弯起以承担剪应力(见图3、图4)。

如果由于楼面标高限制不能采用四面加围套时,可采用三面加套。三面围套其两侧混凝土厚度不应小于100mm,纵向受力钢筋由计算确定,除采用直径8mm、间距500mm的断筋架立联系,还应用直径25mm间距500～1000mm的短钢筋将新加纵向受力钢筋与梁上原有的纵向钢筋焊接。另外在梁两侧的板面上每隔500mm凿一个80×100mm的孔,用以通过箍筋并浇捣混凝土。两侧新加的纵向钢筋上宜焊接剪力弯筋,上部与架立钢筋焊接。箍筋的直径由计算确定,一般采用直径8mm的,穿板的箍筋采用封闭箍筋,不穿板的箍筋采用开口箍筋(见图5)。

3.4 梁的单面加大截面法

梁的单面大家截面法加固,分为梁的上面加厚和梁的下面加厚两种。

(1)梁的上面加厚此法适用于梁的支座及跨中抗弯强度不足的加固。新加混凝土靠焊在原梁上部钢箍上的附加钢箍与原有混凝土凝结成整体。上部荷载在支座处靠新加钢筋来承受,在跨中靠原有钢筋和梁增高部分来承受。如果梁内原有钢筋较少或增荷较大,采用这种方法来提高跨中抗弯强度则不易达到要求。

这种方法施工、支模、绑扎钢筋、浇灌混凝土、钢筋焊接等都较方便,容易保证质量,但需改变梁顶楼板面标高。仅适用于楼板边缘的梁、墙梁、吊车梁、独立梁等。对于楼板中间的梁,一般不允许突出楼面时,可采用下述形式处理。即把梁两侧的板凿掉,并凿掉梁顶的钢筋保护层,把梁顶每边放宽30～50mm,梁的负筋配置在加宽的两边上。若梁的支座是柱子,则梁的负筋绕过柱子的主筋,用L型钢筋与柱子钢筋焊在一起,加宽的梁翼缘用直径8mm间距200mm的箍筋箍起来,新旧负筋用浮筋连系,浮筋采用直径12mm的光圆钢筋间距1000mm,每端各三个(见图6)。

(2)梁的下部加厚此法适用于梁的跨中抗弯强度不足的加固,一般有下面两张作法:

一种是当梁的截面强度与要求相差不大时,可把梁的截面下面增厚80～100mm,并配置新的纵向钢筋。新加的补强钢筋通过直径25mm、长度100mm、间距500～1000mm的短钢筋与梁内原有纵向钢筋平行地焊接起来,其外部用1:1水泥砂浆压抹,或用压灌法捣上新的混凝土保护层(见图7)。

当梁的截面强度与要求相差较大,且楼层的高度不受限制时,可以把梁的截面下增厚100mm以上,按计算配置纵向钢筋和箍筋。新加的箍筋一般采用直径12mm,与原有纵向钢筋焊接在一起,间距和原有箍筋相同。对于较大的梁,还应在梁的两端增加浮筋把新旧钢筋焊接起来,浮筋一般采用直径12mm (见图8)。

采用梁的下部加厚法,多在梁板下面操作,施工很不方便,特别是前一种方法,电焊工作量大,且为仰焊,不仅容易损伤原有钢筋,质量也不易保证。因此,加固时应进行多方案比较,慎重选用。

4 加固原则

根据加固工程的特点,加固设计除要求做到技术安全可靠、经济合理、施工简便、并满足使用要求外还应遵循以下原则:

(1)结构加固设计前,应遵照《工业厂房可靠性鉴定标准》和《民用建筑可靠性鉴定标准》进行可靠性鉴定,根据鉴定结果,确定加固设计的内容和范围;同时,根据结构破坏后果的严重程度及使用单位的具体要求,确定加固后房屋建筑结构的安全等级。

(2)应尽量使用和利用原有的结构和构件,避免不必要的的拆除和更换。保留部分要保证其安全性和耐久性;拆除部分要考虑对其材料加以回收和利用的可能性。

(3)应考虑综合技术经济指标,从设计和施工组织上采取有效的措施,尽量缩短施工工期,减少停产、停工,尽可能不影响或少影响建筑物的正常使用。

(4)结构或构件加固除满足承载力要求外,还要有足够的抗震能力,不应存在因局部加强或刚度突变而形成新的对抗震不利的薄弱层或薄弱部位,同时也要注意由于结构刚度的增大而导致地震力增大所带来的影响。

(5)加固设计在可能的条件下考虑建筑美观,结合立面造型和室内装修,进行必要的建筑艺术处理,尽量避免遗留加固的痕迹。

(6)加固设计除必须对结构的分析和承载力的校核和计算外,还要求构造合理、连接可靠。

(7)加固施工往往是在荷载存在的情况下进行,必须采取有效措施,如设置临时支撑,进行卸载处理等,防止和避免在加固施工中发生安全事故。

5 结束语

钢筋沪宁图梁裂纹应以预防为主,加强设计施工和使用等方面的管理,确保结构安全。

参考文献

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.钢筋混凝土结构设计规范[M].北京:中国建筑工业出版社,2010.

[2]中国土木工程学会中国建筑学会结构物裂缝问题学术会议论文选集[M].北京:中国工业出版社,1965.

[3]CECS25:90混凝土结构加固技术规范[S].北京:中国工程建设标准化协会标准,1990.

钢筋混凝土梁设计问题探讨 篇9

受弯构件是建筑工程中应用最为广泛的一类构件。如房屋建筑中的梁、板是典型的受弯构件。本文主要讨论梁的计算。在外力作用下,受弯构件将承受弯矩和剪力作用。设计受弯构件时,需要进行正截面和斜截面2种承载力计算。本文根据CEB-FIP1990模式规范进行研究计算。

对钢筋混凝土截面的分析受到许多学者关注,主要原因在于混凝土的受压非线性力学特征非常强,而且混凝土的抗拉、抗压强度差别很大,以及混凝土与钢筋组合后使问题更复杂[1,2]。已有的研究都采用简化方程近似模拟混凝土和钢筋的本构关系研究规则截面(矩形、“T”形截面)。国外学者分析时考虑截面形状的任意性,分别采用条带法、网格法和绕截面周边的高斯积分法等积分方法。我国规范与CEB规范建议的混凝土受压本构关系的表达式、曲线形状均不相同,本文按照CEB-FIP1990模式规范计算本文分析我国现行国家标准《混凝土结构设计规范》(GB 500010-2002)[3]建议的混凝土受压应力应变关系的截面分析结果与CEB ModelCode (1990)[4]建议的本构关系的分析结果的差异。分析中不考虑受拉及开裂混凝土对截面刚度的影响;假定钢筋的应力应变关系为弹-纯塑性;截面受力前后仍保持平截面;忽略翘曲和扭转效应。

2 2种规范混凝土本构关系比较

我国现行《混凝土结构设计规范》(GB 500010-2002)建议的普通混凝土受压应力应变关系为:

CEB规范建议的应力应变关系为:

式中:Ec——混凝土初始弹性模量;εe1——相应于压应力峰值fcm的压应变,εc1=-0.002 2;Ec1——从原点到压应力峰值点的割线模量Ec1=fcm/0.002 2;fcm——混凝土抗压强度平均值fcm=fck+8。

3 计算理论研究

3.1 计算的基本前提条件

分析中不考虑受拉及开裂混凝土对截面刚度的影响;假定钢筋的应力应变关系为弹-纯塑性,截面受力前后仍保持平截面;忽略翘曲和扭转效应。受压混凝土本构关系为CEB-FIP模式规范(εcu=0.003 39),如前文所叙述。钢筋本构关系为线弹性加强化。

3.2 基本计算方法

CEB-FIP 1990规范的应力为:

其中,fcm为龄期28 d混凝土圆柱体平均抗压强度;Eo

钢筋的应力-应变关系为:

4 梁截面设计方法探讨

(1)初估截面:梁的跨度为L,梁高为h,宽为b,它们之间的关系是:。

(2)在截面受弯时,截面应变和应力关系采用式(1)的关系式;钢筋的应力应变关系采用式(2)的关系式。受压区混凝土压应力的合力:,C到中和轴的距离为:;受拉钢筋的拉力Ts=σsAs,受拉钢筋到中和轴的距离为:ys=(h0-xn)。

由上面的分析可以知道,截面的平衡条件为:C=Ts,M=Cyc+Ts(h0-xn);分析合力C,由混凝土应力应变关系可知:代入式(1)中得到合力应力为:,其中εc为常数。xn为待求的常数。

现在我们是要求解出梁的极限弯矩Mu,εc采用用规范规定的εcu=0.003 39代入并结合受压区混凝土压应力的合力C表达式,求解出C=56.375 6bxn及yc=0.469 7xn,并代入M=Cyc+Ts(h0-xn)中得到:M=56.375 6bxn(h0-0.530 3xn)。当梁屈服时,σs=fy,所以Ts=fyAs。在设计梁的截面时,先初估梁的截面高和宽,代入M=56.375 6bxn(h0-0.530 3xn)和Ts=fyAs分别算出xn和As。

(3)利用桁架模型计算弯剪承载力。纵筋集中分布在上、下弦,总的纵筋力flAl由上、下弦等分,fl、Al为纵筋应力和面积。箍筋沿梁长等距离布置,单位长度上的箍筋力为nt=ftAt/St(At为同一截面内的箍筋面积,ft、St为箍筋应力、间距)。作用在单元顶面上(或底面)上的横向钢筋力为ntγh0,当纵筋和箍筋屈服时,则ft=fty,Nly=fly·Al,,由桁架模型分析可得钢箍计算式为:

5 结语

通过应用我国现行规范及CEB规范建议的混凝土受压应力-应变关系,对钢筋混凝土受弯截面进行分析,并将理论分析与计算结果比较,可得出如下结论:①我国规范与CEB规范的截面极限承载力分析结果十分接近;②用2种σ-ε关系分析截面的弯矩-曲率关系,我国规范与CEB规范分析曲线的上升段基本重合,下降段略有差别,前者截面刚度降低速度较后者快;③我国规范与CEB规范的截面极限承载力分析结果与试验结果吻合。截面非线性刚度作为梁柱单元的高斯点,是建立非线性梁柱单元的基础,采用不同的本构关系,将对梁柱单元的刚度及结构分析结果产生影响。同样,对组合结构、劲性混凝土结构亦产生影响。

参考文献

[1]过镇海.钢筋混凝土原理[M].北京:清华大学出版社,1999.

[2]王传志,腾智明.钢筋混凝土结构[M].北京:中国建筑工业出版社.1985.

[3]GB 50010—2002,混凝土结构设计规范[S].

钢筋混凝土基础梁裂缝浅析 篇10

钢筋混凝土基础梁平面图见图1。

该工程于2007年7月开工,基础混凝土于8月9日开始浇筑,顺序为由南至北依次浇筑。基础施工完毕后开始进行二层板的施工,顺序依旧为由南至北。但在二层板(12)轴～(22)轴的钢筋绑扎完毕,准备进行浇筑混凝土的过程中,发现在(14)轴与(16)轴、(17)轴与(18)轴有两道贯穿?, , 三道轴线的裂缝,且所有裂缝均发生在南北梁上,分布为跨中或1/3处,东半部多,西半部少,裂缝呈V形,先开裂为上部,经过观察,裂缝仍在发展,遂令施工单位停止施工。

该裂缝是监理人员在检查支撑体系时意外发现的,此时二层板①轴～(12)轴已经浇筑完毕,(12)轴～(22)轴钢筋已绑扎完毕未浇筑,整个二层看台板是由下部满堂脚手架支撑,即整个基础梁处于受力非常小或基本不受力(只有自重)的状态,基本可以排除由于强度或外力所致。另外,地质勘探部门在现场又做了几处钎探实验,结果与地质报告完全相符,设计单位通过再次验算基础梁的承载力完全符合要求。

据此分析、判断:此裂缝不影响安全和使用,可以继续施工。这种裂缝产生的原因如下:

首先由于季节变化产生温度变化,引起商品混凝土收缩是产生裂缝的主要原因。混凝土产生裂缝有多种原因,主要是温度的变化。混凝土在硬化期间水泥放出大量水化热,内部温度不断上升,在表面引起拉应力。后期在降温过程中,又会在混凝土内部出现拉应力,气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂强度时,即会出现裂缝。

混凝土是一种脆性材料,抗拉强度是抗压强度的1/10左右,短期加荷的极限变形只有(0.6～1.0)×104,长期加荷时的极限拉伸变形也只有(1.2～2.0)×104。根据温度应力的形成过程可分为三个阶段:1)早期:自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束,一般约30 d,这个阶段的两个特征:a.水泥放出大量的水化热;b.弹性模量的急剧变化。由于弹性模量的变化,这一时期在混凝土内形成残余应力。2)中期:自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止,这个时期,温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起,这些应力与早期形成的残余应力相叠加,在此期间混凝土的弹性模量变化不大。3)晚期:混凝土完全冷却以后的运转时期,温度应力主要是外界气温变化所引起,这些应力与前两种的残余应力相叠加。该工程钢筋混凝土基础梁浇筑于8月,9月份,当时气温很高,水化热不易散发,至11月底,天气骤然变冷,工程施工人员认为基础梁强度已经达到,没有采取任何保暖措施,致使基础梁裸露于干冷环境中,混凝土遇冷收缩,水热化已散失殆尽,即刻出现微裂缝现象。基础梁混凝土强度见表1。

也许有人会问,基础梁中有大量钢筋,为什么没有阻止裂缝的出现,这是因为钢的线膨胀系数与混凝土的线膨胀系数相差很小,在温度变化时两者间只发生很小的内应力。由于钢的弹性模量为混凝土的7倍～15倍,当混凝土应力达到抗拉强度而开裂时,钢筋的应力将不超过100 kg/cm2～200 kg/cm2。因此,在混凝土中想要利用钢筋来防止细小裂缝的出现很困难,但加筋后结构内的裂缝一般就变得数目多、间距小、宽度与深度较小了,但它对结构的强度和耐久性仍有一定的影响。

其次,由于纵向基础梁跨度较大,刚度较小,横向跨度小、刚度较大(横向基础梁跨度为7.5 m～9 m,纵向基础梁跨度为3 m～5.5 m),致使由于温度变化产生的应力均集中于纵向梁上,这就是为什么纵向梁裂缝多,而横向梁裂缝少的原因。

第三,混凝土配合比设计不当直接影响混凝土的抗拉强度,是造成混凝土开裂不可忽视的原因。配合比不当指水泥用量过大,水灰比大,含砂率不适当,骨料种类不佳,选用外加剂不当等,这几个因素是互相关联的。有关试验资料显示:用水量不变时,水泥用量每增加10%,混凝土收缩增加5%;水泥用量不变时,用水量每增加10%,混凝土强度降低20%,混凝土与钢筋的粘结力降低10%。混凝土设计强度等级越高,混凝土脆性越大,越易开裂。因此,当水灰比不变时,企图用增加水泥用量来提高混凝土强度是错误的。此时只能增大混凝土的和易性,增大混凝土的收缩变形。混凝土强度是由水灰比控制的,混凝土生产厂家为了保证混凝土强度,尽量减小水灰比,加大水泥用量。同时,为了保证混凝土的和易性,使浇筑更加方便、快捷,混凝土生产厂家不惜加大水泥和水的用量。该工程混凝土试验报告显示,所用商品混凝土强度不仅仅达到了设计要求,而且富余量特别多,大部分超过设计值50%以上。这样做虽然保证了混凝土强度,但水泥和水分较多,在天气变冷时混凝土极易收缩,产生大量裂纹。

对裂缝的处理:在主体完成后,基础回填前进行。裂缝宽度w≤0.3 mm时,采用表面封闭法,利用混凝土表层微细独立裂缝或网状裂纹的毛细作用吸收低粘度且具有良好渗透性的修补液体。对裂缝宽度0.3 mm<w≤1.0 mm时,以一定的压力降低粘度,用高强度的裂缝修补液体注入裂缝腔内。

根据以上分析,此种裂缝收缩完成的时间约1年～2年,裂缝继续发展属于正常现象。

建议:首先,混凝土要有合适的配合比,选择合适的配合比,不仅要满足强度要求、施工要求,还要从防止产生裂缝的需要出发,适当的选择好水灰比,在满足强度要求的原则下,尽可能减少水泥用量。另外在今后的混凝土结构施工时,要尽量缩短浇筑时间,减小混凝土浇筑时的温差,加强混凝土保温意识。

参考文献

[1]张猛.浅谈混凝土的温度与裂缝[J].建筑工人,2005(2):20-22.

[2]陈保平.混凝土结构的施工裂缝分析及防治措施[J/OL].中国期刊网,2005-05-04.

[3]孙文峰.浅谈混凝土裂缝与施工温度的关系[J].建筑科技与管理,2009(7):28-30.

钢筋再生混凝土梁 篇11

【关键词】钢筋混凝土；现浇混凝土；帽梁；环梁

在目前建筑工程项目中，随着科学技术和管理技术水平的日益提高和完善，环梁与帽梁结构由于自身结构复杂，其施工技术的研究不容忽视，其一旦出现工程施工不当或者施工技术选择不科学，则很容易对工程节点造成一定的损害，进而引起整个工程项目的施工质量出现影响。在目前的现浇混凝土施工中，由于建筑跨度和高度的不断上升，建筑荷载也出现了明显的变化，这就给工程地基施工带来了新的要求和变化，也成为目前建筑施工技术和施工水平的关键要求。一般在当前高层建筑施工中，在环梁和帽梁的施工一般都位于基层顶层结构之上，是对基坑工程进行控制的主要环节，也是确保工程施工的核心方法。

1.环梁、帽梁结构特点

在目前的建筑工程项目中，对于环梁、帽梁工程的施工越来越受到人们的关注与重视。在目前的建筑工程项目中，其施工是在地下结构施工中，对于各种受力的不一致，造成工程在施工中容易受到各种因素的影响，从而给工程结构和施工质量带来了影响。因此，在目前施工中需要我们高度重视其施工质量和技术要求，从其结构特点入手进行分析。

1.1环梁结构

环梁在目前的建筑工程项目中较为常见，通常情况下都被人们广泛的称之为圈梁，是一种利于增强维护结构，能整体提高建筑结构的抗震性、整体性和保证功能发挥的一种建筑结构模式。这种建筑结构在目前施工较为常见，尤其是在唐山地震之后，更是受到各地工程单位和企业的关注与重视。

1.2帽梁结构

帽梁在目前也被人们广泛的称之为盖梁结构，主要指的是在工作中为了支撑、分布和传递上部结构的荷载要求，在安排架桩墩顶部设置的一种衡量结构模式，这种结构体系主要是通过在结构顶层横梁结构体系，它也是墩台身上面而支座在下面的一种矩形结构体系。

2.钢筋混凝土环梁、帽梁施工

2.1环梁施工

2.1.1模板

模板是目前混凝土结构施工中最不可缺少的一部分，其在施工的过程中施工工艺受到人们的高度重视与关注。由于环梁结构在施工的时候是一种环形空间结构体系，也是一种曲线结构模式，因此在施工的过程中为了确保环梁以及柱顶牛腿位置的准确性要求，通常在施工中对于模板要进行严格的控制与施工，确保模板施工精确度要求。一般情况下，在工程施工中，为了解决现有支撑体系复杂、跨度大、空间高等问题，通常都是在施工中进行科学合理的支撑，从而保证模板支撑体系稳定性，对于施工时必须要对环梁支撑体系设置科学的纵向和横向剪刀撑。

2.1.2安装预埋件

在工程施工中，为了能够精确的控制和安装固定预埋件，在施工中都是体现设置合理的施工缝，也通过角钢支架拖住预埋件顶部位置，从而保证工程质量。

2.1.3混凝土浇筑

在模板、预埋件安装完成之后，在进行混凝土浇筑，其施工工序也是由下至上、由南至北的一种施工体系和施工标准，且在目前的工程施工中，多数单位和企业也是以商品混凝土泵送施工为主的一种施工模式和施工方法。

2.2钢筋混泥土帽梁施工

维护桩在基坑开挖机地下结构施工过程中，各桩受力是不一致的，而且一般开挖面中部受侧压力最大，靠两边的则相对较小，在维护桩定做帽梁将个独立桩连接在一起，可以调整各桩所受力值，是指接近一致。因此在桩顶帽梁的施工过程中其支护结构起着重要的作用，在施工的过程中，施工应当注意以下几点：

2.2.1帽梁与维护桩之间的混凝土连接

在施工的过程中，由于维护桩先行施工，待其强度达到设计要求的时候一般才破桩头做帽梁。桩头与帽梁之间势必存在一个薄弱连接环节。因此在破桩头是必须凿净浮浆层路出的硬灰，将桩头凿毛并处理干净，以保证桩顶与帽梁混凝土之间的连接可靠。

2.2.2帽梁的断面尺寸

施工的过程中必须保证帽梁断面尺寸的正确，将混凝土振捣密实，确保帽梁具有足够的刚度，满足其协调状体受力的功能。

2.2.3围护桩顶纵向钢筋的锚固

围护桩顶纵向钢筋深入帽梁内的长度，一般来说要满足规范的要求的长度，但是对不作为首道工序的支撑撑点的帽梁，一般将桩的总金伸至帽梁上层钢筋即可，当个别桩的钢筋长度不够深入帽梁时候，可将桩的纵筋隔一接一，锚入帽梁内。

2.2.4混凝土浇筑

在浇筑帽梁混凝土的时候尽量少留施工缝。需要设立的时候要避开施工支撑设置的位置，在施工缝的处理和急需浇筑混凝土时，按照施工缝的要求机进行必要的处理。

2.2.5基坑开挖

基坑的开挖一定要等待帽梁混凝土强度达到规定的强度值之后才可以开挖下一步的土方，以免发生事故。在过去的施工中，某市交通银行深基坑支护边坡滑移失稳事故中，桩顶未作帽梁及挖土，且一次挖至标高，就成为其事故发生的主要原因之一。

3.施工措施

本文以某工程为例进行了分析。

3.1施工图纸

根据施工图纸放出帽梁、支撑及环梁位置线，进行基槽开挖。基槽开挖采用放坡形式（帽梁处开挖完毕后先进行桩头处理），因支撑系统施工时正值雨季，在工作面上及支撑构件底铺100mm厚石屑，并在支撑构件底铺设油毡隔离层，在基槽内两侧开挖排水明沟，明沟宽度为300，深度300。

3.2钢筋施工

钢筋进场后严格按分批同等级、牌号、直径、长度挂牌堆放，存放钢筋场地为指定刚进场，设有排水坡度。堆放时，钢筋下垫以垫木，离地面不少于20cm，以防钢筋锈蚀和污染。钢筋半成品标明分部、分层、分段和构件名称，同一部位或同一构件的钢筋要放在一起，并有明显标识，标识上注明构件名称、部位、尺寸、直径、根数。钢筋加工钢筋加工前由工程部做出钢筋配料单，配料单要经过反复核对无误后，由项目总工程师审批后在钢筋场统一进行下料加工。

3.3模板工程

本工程在选择模板时，力求做到在满足质量要求、工期要求的条件下，最经济。结合本工程特点和以往的施工经验，本工程模板采用采用双面覆膜木胶合板模板。施工准备中心线和位置线的放线：首先用经纬仪引测构件轴线，并以该轴线为起点，引出其他各条轴线。模板放线时，应先清理好现场，然后根据施工图用墨线弹出模板的内、外边线，以便于模板安装与校正。施工完毕后支撑水平轴线偏差需小于20mm。

4.结束语

钢筋再生混凝土梁 篇12

所谓再生混凝土, 就是将废弃的混凝土块经破碎、筛分、净化后按一定比例混合形成再生骨料, 然后利用其部分或全部替代天然骨料配制而成的混凝土。再生混凝土是一种绿色生态混凝土, 具有十分明显的环境效益、经济效益和社会效益[2,3]。再生骨料按照粒径的大小分为再生粗骨料 (粒径大于5 mm) 和再生细骨料 (粒径为0.16 mm~5 mm) 。完全满足世界环境组织提出的“绿色”的三大含义:1) 节约资源、能源;2) 不破坏环境, 更有利于环境;3) 可持续发展, 既可满足当代人的需要, 又不危害后代人。

目前国内外对于自密实再生混凝土构件研究得还比较少, 若对于自密实再生混凝土构件及其性能有更进一步的研究、使用之后, 必将减少建筑垃圾, 带来良好的经济和社会效益。

1 试验概况

1.1 试件设计

本次试验共制作12个尺寸为150 mm×150 mm×150 mm的立方体试件以及2根长1.5 m, 截面150 mm×200 mm的自密实混凝土梁 (L-1 (N) 为自密实再生混凝土梁 (试块) , L-2 (R) 为自密实天然混凝土梁 (试块) ) 为研究对象, 混凝土粗骨料采用粒径5 mm~20 mm连续级配, 水泥为渤海牌42.5级普通硅酸盐水泥, 细骨料为Ⅱ区中砂, 水采用自来水。试件的基本尺寸参数见表1。

1.2 材料性能

混凝土按照C30强度等级设计[4], 混凝土各用料特征见表2, 钢筋采用HRB400, 其主要力学性能见表3, 配合比见表4, 浇筑后室内洒水养护 (137, 112) d, 实测强度见表5。

1.3 试件制作及冻融

按预定尺寸加工模板, 注意模板质量。浇筑混凝土时, 需要不断插捣混凝土。浇筑完成后, 清理试件外壁, 并对试件进行室内养护。图1为制作的梁。L-1养护137 d, L-2养护112 d后, 对两根梁及立方体试块放在冻融箱进行冻融, 温度条件为 (-20℃~5℃) , 冻融循环100次, 最后贴应变片进行各类数据采集通道线的连接, 进行试验。

1.4 试验加载及量测

加载试验在校结构实验室5 000 k N压剪试验机上进行。试件加载由微机控制, 加载分两个阶段, 第一阶段即荷载达到试件计算极限荷载70%前采用分级加载, 之后采用连续加载, 加载速度0.8 k N/s持荷90 s。每个试件跨中一侧布置四处应变片, 试件两侧分别布置两个纵向位移传感器, 并通过数据采集系统自动记录、量测, 如图2所示。

2 试验现象

试验过程中两试件的宏观破坏现象有相似之处:加载初期试件处于弹性阶段, 无明显变形;随着荷载进一步增加, 可以看出试件逐渐变形, L-1加载到42 k N时出现微裂缝, 加载到53 k N时裂缝间距106 mm;随着荷载继续增加, 达到极限荷载120.4 k N, 梁破坏;L-2加载到33 k N时出现微裂缝, 加载到47 k N时裂缝间距95 mm, 最大承载力为110.2 k N。试件的破坏形态见图3。

3 主要试验结果及分析

1) 荷载—变形曲线见图4。2) 极限承载力。两试件的试验结果见表6。由以上数据可以得出自密实再生骨料混凝土与自密实普通混凝土有相近的受力性能, 自密实再生混凝土梁破坏荷载与自密实普通混凝土梁的破坏荷载值相近, 因此在一些工程项目中可以使用自密实再生混凝土。

4 结语

1) 利用再生骨料配制自密实再生混凝土可行。2) 自密实再生骨料混凝土梁冻融后承载力并不低于自密实天然骨料混凝土梁的承载力。

摘要：利用再生骨料配制自密实再生混凝土并与天然骨料配制的自密实混凝土进行了对比, 同时对用自密实再生混凝土和天然骨料自密实混凝土制作的钢筋混凝土梁进行了弯曲试验, 验证了冻融后自密实再生混凝土梁与天然骨料自密实混凝土梁有相近的承载能力。

关键词：再生骨料,自密实,梁,冻融

参考文献

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