過載損傷混凝土t梁的抗彎承載力試驗研究

1、2014年第6期(總第296期)Number6in2014(TotalNo296)混凝土Concrete理論研究THEETICALRESEARCHdoi：103969／jissn1002—3550201406009過載損傷混凝土T梁的抗彎承載力試驗研究王振海，鄧軍。王道耀(廣東工業(yè)大學土木與交通工程學院，廣東廣州510006)摘要：通過對1根對比梁和3根過載損傷梁進行靜載試驗，研究了過載損傷鋼筋混凝土T梁的抗彎性能，對過載損傷后試件的撓

2、度變化、裂縫開展情況、抗彎承載力以及延性進行分析。結(jié)果表明：過載損傷使得鋼筋混凝土T梁產(chǎn)生一定的殘余變形，產(chǎn)生的裂縫也不能完全閉合，由于試驗梁的鋼筋在反復受力后產(chǎn)生了一定的冷拉效果，過載損傷梁的強度略為上升，但延性顯著下降。關鍵詞：過載損傷；荷載譜；承載力；鋼筋混凝土T梁中圖分類號：TU528叭文獻標志碼：A文章編號：1002—3550(2014)06—003103Experimentalsudyonbendingcapacityofr

3、einforcedconcreteTbeamsafteroverloadingdamageWANGZhenhai，DENGJtm，WANGDaoyao(SchoolofCivilandTransportationEngineering，GuangdongUniversityofTechnology，Guangzhou510006，China)Abstract：OnecontrastbeamandthreebeamsaRcroverloa

4、ddamageweretestedtostudythebendingcapacityofreinforcedconcreteT—beamsafteroverloadingdamageThechangeofthedeflection，thedevelopmentofcracks，thebendingcapacityandtheductilitywereand—lyzedTheresultsshowthatthereinforcedconc

5、reteT—beamsafteroverloadingdamagehaveacertainresidualdeformation，crackscausedbyoverloadcannotbeclosedcompletelyAsaresultofthesteelbarintestbeamafterrepeatedstresswillproduceacertaineffeCtofcold—draw—ing，thestrengthofrein

6、forcedconcreteT—beamsafteroverloadingdamageincreasedslighfly，buttheductilitysignificantlydecreasedKeywds：overloaddamage；loadspectrum；bendingcapacity；reinforcedconcreteT—beam0引言隨著我國交通的高速發(fā)展，20世紀八九十年代，我國涌現(xiàn)了大量的鋼筋混凝土橋梁。由于新舊橋梁

7、設計規(guī)范在荷載設計標準上的不同，現(xiàn)在車輛的車重標準常常超過按照舊橋梁規(guī)范設計荷載等級的要求，橋梁在這種情況下運營稱之為超載。在超載情況下運營會對橋梁結(jié)構造成嚴重損害，英國阿倫史密斯和美國AASHO的研究表明，汽車軸重對公路路面的損傷關系為“四次方法則”[1]，即汽車軸重增加一倍，公路損傷將達到16倍。大量的事實證明，相當數(shù)量的超載貨車荷載8t，私自進行改裝后可裝載20t甚至更多，如果每天通過1000輛這類的超載車，相當于每天至少通過16

8、萬輛次翻。在現(xiàn)在的公路橋梁中，數(shù)以萬記的橋梁正處于超載運營狀態(tài)，這些超載情況對于橋梁結(jié)構的損傷不容忽視[3]。國內(nèi)對于過載損傷對混凝土橋梁的影響也有一定的研究。大連理工大學的孫曉燕等對鋼筋混凝土梁進行超載試驗，分析研究超載對鋼筋混凝土梁橋受彎性能的影響規(guī)律。張秀永等[51通過預應力混凝土簡支梁室內(nèi)模型在超過正常使用極限狀態(tài)的情況下的抗彎性能試驗，分析了跨中變形、裂縫和高度以及梁截面應變等靜力參數(shù)的變化規(guī)律，并得出重復超載損傷將使預應力混

9、凝土梁底部普通鋼筋提前屈服，其正常使用承載力和極限承載能力降低等結(jié)論。橋梁結(jié)構在超載運營過程中多次受到超載荷載的影響，盡管大多數(shù)車輛沒有超過橋梁的極限承載力，但是卻對橋梁造成一定的損傷，這種損傷到底對橋梁結(jié)構產(chǎn)生了多大的影響，是一個亟待解決的問題。本研究利用試驗探討實際橋梁超載荷載譜作用下的橋梁損傷情況，分析了試驗梁跨中撓度、裂縫開展、承載力和延性的變化，研究了一年超載損傷對鋼筋混凝土T梁承載能力的影響。1試驗概況11試驗梁設計本研究的

10、對象為廣州市某高速公路典型的混凝土簡支T梁，橋梁全長16m，計算長度1536m，采用C30混凝土。主筋采用10根直徑32mm的HRB335級螺紋鋼，雙肢箍筋采用直徑8rfuI1的HPB235級鋼筋。在結(jié)構模型試驗中，通常根據(jù)橋梁結(jié)構模型試驗的基本要點，以及設備情況和研究的內(nèi)容，確定模型的幾何收稿日期：201312_o4基金項目：新世紀優(yōu)秀人才支持計劃項目(NCET一13—0739)；國家自然科學基金項目(51278131、5080808

11、5)；霍英東教育基金會青年教師基金項目(131073)31學兔兔www.xuetutu.com2試驗結(jié)果分析21混凝土粱撓度變化本試驗所采用的荷載譜為利用實際荷載譜折算所得，加載上限為96kN，下限為167kN，低周反復加載294次，記錄梁跨中撓度擴展情況，且在每100次停機觀察裂縫開展情況。其撓度增長圖如圖3所示。從圖中明顯可以看出，在此應力幅反復荷載作用下，前25次循環(huán)梁的跨中撓度迅速增加，之后跨中撓度持續(xù)穩(wěn)定增長，循環(huán)荷載施加完畢

12、后，混凝土梁的跨中撓度增大10mm左右。并且跨中開展的撓度在過載加載結(jié)束，卸載后不會恢復，即說明過載荷載譜對鋼筋混凝土梁的剛度產(chǎn)生了一定的影響?；炷亮嚎缰形灰茢U展圖如圖3所示。循環(huán)次數(shù)圖3混凝土梁跨中位移擴展曲線22裂縫開展情況過載荷載譜對于鋼筋混凝土梁的損傷是一個積累過程，用相同的過載荷載譜在加載到一定次數(shù)的時候就會對混凝土梁產(chǎn)生不可恢復的損傷，從結(jié)構上來說就是產(chǎn)生殘余裂縫。首條裂縫產(chǎn)生于四點彎曲加載的跨中某位置，隨著加載次數(shù)的增加

13、，裂縫迅速開展至中性軸附近，并形成主裂縫，在其附近形成若干條小裂縫，過載荷載加載完畢卸載后不能完全恢復。在之后的靜載加載時，這條主裂縫會首先開裂，迅速擴展，最終形成貫通全梁的主裂縫，直至破壞。通過混凝土表面應變片得出的數(shù)據(jù)得知，混凝土跨中截面的應變符合平截面假定。以下取L2過載損傷中以及損傷后的裂縫圖片來說明過載荷載譜對模型梁上裂縫開裂情況的影響，其他梁裂縫開展情況與之相似。在過載損傷循環(huán)加載過程中，加載上限時的裂縫寬度變化為016～0

14、20mm；加載下限時的裂縫寬度變化為008～010mm；卸載后的混凝土殘余變形為004mm，如圖4所示。23承載力以及剛度劣化情況對過載損傷試驗梁卸載后進行靜載破壞試驗。過載損傷試驗梁、靜載試驗梁的荷載位移測試結(jié)果對比見圖5。對比結(jié)果如表5所示。從表5中可以看出，靜載試驗梁的屈服荷載是1099kN，經(jīng)過過載損傷后的試驗梁屈服荷載分別為1136、1161、1249kN，分別提高了34％、56％、136％；靜載試驗梁跨中極限撓度為834mm

15、，經(jīng)過過載損傷后的試驗梁跨中的極限位移分別為380、673、611mm，延性分別降低了267％、圖4L2過載損傷卸載后殘余裂縫圖150Z100挺5O00102030405O607O8O90位移／mm圖5過載損傷后靜載破壞試驗對比表5過載損傷后數(shù)據(jù)對比表193％、558％。這主要是由于鋼筋材料在低周反復過載荷載作用下會產(chǎn)生冷拉效應[I2】，而鋼筋混凝土梁主要受力性能體現(xiàn)在其受拉主筋的性能，所以在反復荷載損傷后的鋼筋混凝土梁屈服荷載略微增加

16、，而其延性顯著降低。3結(jié)論經(jīng)過過載損傷對比試驗，對過載損傷后試件的撓度變化、裂縫開展睛況、抗彎承載力以及廷f生進行分析。結(jié)論如下：(1)混凝土梁撓度在前25次過載循環(huán)荷載作用下增長較快，之后轉(zhuǎn)為穩(wěn)定增長階段。且損傷增加的跨中撓度不可恢復，殘余變形在1mnl左右。(2)混凝土梁在過載循環(huán)荷載作用下，裂縫也穩(wěn)步發(fā)展，在加載上限時的裂縫寬度為016～020mm，加載下限時的裂縫寬度為O08～010mm，且殘余裂縫寬度為004mm。(3)對于鋼

17、筋混凝土梁，其主要受力性能取決于其中的鋼筋，在低周往復循環(huán)荷載后卸載重新加載的情況下，使鋼筋混凝土中的鋼筋產(chǎn)生冷拉效應，對其有一定的強化作用，強度提升34％～136％；同時延性降低，降低了267％558％。珠三角地區(qū)的橋梁處于高溫高濕環(huán)境中，而現(xiàn)役鋼筋混凝土橋梁在過載損傷后大多處于帶裂縫工作狀態(tài)，濕熱環(huán)境對過載損傷鋼筋混凝土橋梁產(chǎn)生的劣化影響有待下一步研究。下轉(zhuǎn)第40頁330864208642O8988888777776gⅢ／皚學兔兔w