高强钢筋 RPC简支梁抗裂性能研究

高强钢筋 RPC简支梁抗裂性能研究

李月霞

桂林理工大学博文管理学院 广西桂林 541004

摘要：活性粉末混凝土（简称RPC）具有较高的抗拉强度、良好的韧性以及吸收动能等优异性能。本文为了研究为研究高强钢筋RPC简支梁抗裂性能，通过对4根不同配箍率（0%、0.17%、0.25%、0.58%）的HRB400级箍筋RPC简支梁进行抗剪性能试验，研究了各级荷载作用下的斜裂缝的形成和发展情况；分析配箍率、破坏类型对斜裂缝宽度的影响。试验表明配箍率对斜裂缝的出现影响甚微，但可有效抑制斜裂缝的发展，随配箍率的增加，斜裂缝宽度减小。

关键词：高强钢筋，活性粉末混凝土，简支梁，抗裂性能

0 引言

活性粉末混凝土（RPC）具有较高的抗拉强度、良好的韧性以及吸收动能等优异性能^[1]，特别是掺入细短钢纤维以后，进一步增强了正截面以及弯矩剪力共同作用的抗裂性能。对于RPC构件斜截面抗裂性能方面的试验研究及理论分析已有一定的报道，也提出了各式各样的开裂计算公式。如Narayanan、Darwish等人^[2]通过钢纤维钢筋混凝土梁抗裂性能试验研究，分析了斜截面抗裂性能计算方法，提出了抗剪强度的计算公式。赵顺波等人^[3]通过截面高度、纵向受拉钢筋、箍筋、剪跨比、钢钎维含量特征值等参数，分析钢筋钢纤维混凝土梁斜截面开裂的特点，提出了斜截面抗裂度的计算模型和公式。万见明、高日^[4]将钢纤维加入RPC梁，建立了活性粉末混凝土梁正截面抗裂计算模型。本文通过集中荷载作用下的HRB400箍筋RPC梁的抗剪性能试验，分析配箍率对RPC构件斜截面开裂强度的影响，深入研究RPC构件的抗裂受力机理和抗裂公式，为推广RPC应用于实际工程中提拱有用的试验数据。

1 试验概况

本试验共设计4根简支梁，主要参数为箍筋配箍率，梁的截面尺寸150mm×250mm，梁长2200m，钢筋锚固长度200mm，计算跨度1800mm，混凝土强度等级约C120，试验梁中间不设架立筋，受力纵筋均为4D25，且在适筋范围内，为保证斜截面破坏先于弯曲破坏，箍筋采用直径为6mm带肋HRB400的较高强箍筋。如图1所示。

图1 （L1、L2、L3、L4）试验梁配筋图

2 荷载-斜裂缝宽度曲线

图2荷载-斜裂缝宽度曲线

与普通混凝土构件相似，影响高强钢筋RPC构件斜裂缝发展的因素很多，基于篇幅，本文在其他因素不变的情况下，研究高强钢筋配箍率对RPC构件斜裂缝发展的影响。下图绘制了4根不同配箍率对斜裂缝宽度影响的荷载-斜裂缝宽度曲线。其中，L1-L3发生剪压破坏，L4发生正截面的弯曲破坏。通过图2，发现以下规律：

（1）4根试验梁在加载初期（200KN左右），剪跨区混凝土未出现斜裂缝，混凝土处于弹性状态，具有较高抗拉强度的RPC足够抵抗外界剪力。

混凝土开裂后，混凝土仍可承担绝大部分荷载，RPC中掺加的钢纤维延迟了试验梁刚度的退化，有效地阻止了斜裂缝面上混凝土的崩裂，起到“桥架”代替箍筋的作用，通过“桥架”作用限制斜裂缝的发展^[5]。

荷载达到400KN-500KN时，箍筋发挥了抑制斜裂缝开展的关键作用，随着荷载的增加，这种作用愈为明显。荷载超过500KN以后，荷载-斜裂缝宽度曲线出现拐点，斜裂缝宽度增长进入不稳定的裂缝扩展阶段。

配箍率对斜裂缝的出现影响甚微，但可有效抑制斜裂缝的发展。箍筋作用发挥的同荷载等级内，斜裂缝宽度随配箍率的增加而减小，有腹筋梁L-2、L-3的最大斜裂缝宽度分别比无腹筋梁L-1降低48.6%、42.8%。并且配箍率增加，斜裂缝间距较小，裂缝增多，但裂缝宽度不大。这从侧面反应了高强箍筋HRB400对斜裂缝的抑制作用显著。

3 结论

配箍率对斜裂缝的出现影响甚微，但可有效抑制斜裂缝的发展，随配箍率的增加，斜裂缝宽度减小；L4由于发生了弯曲破坏，挠度增大，延性得到改善，因此在试验加载过程中，斜裂缝宽度变化不大，突变性不明显。

参考文献：

[1]陈立福,何 伟,杨建新,等.低掺量纤维混凝土增强抗裂性能试验研究[J].混凝土,2008(7): 75-77.

[2]Narayanan, R. and I. Y. S. Darwish, Use of Steel Fibers as Shear Reinforce-ment, ACI Structural Journal, 1987, 84(3)：):216-227

[3]赵顺波,赵国藩,黄承逵.钢筋钢纤维混凝土梁斜截面抗裂试验研究[J].水力发电学报,1997,59(4):18-29

[4]万见明,高日.活性粉末混凝土梁正截面抗裂计算方法[J].建筑结构,2007.37（12）:93-95.

基金项目资助：2018年度广西区中青年教师基础能力提升项（2018KY0852）：高强钢筋活性粉末混凝土简支梁抗剪性能试验研究。

作者简介：李月霞（1988-），女，讲师，研究生。