基于修正压力场理论的再生混凝土梁抗剪承载力计算方法研究

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再生混凝土的适时提出一方面解决了我国数目惊人的建筑垃圾的处理难题,另一方面又为工程建设提供了满足要求的砂石骨料,是真正实现将建筑垃圾“变废为宝”的可持续型绿色建筑材料。本文以目前建筑废弃物产物—再生混凝土应用在工程结构中的再生混凝土梁为研究对象,以其抗剪承载力为主要的切入点,研究再生混凝土梁抗剪承载力的计算方法。本文采用控制影响因素的试验方法研究再生混凝土梁的抗剪性能特点,通过设计不同的取代率参数以及剪跨比参数进行系列试验,研究分析再生混凝土梁的破坏形态、钢筋应变曲线以及裂缝宽度等性能特点。结果表明:其中6根试验梁发生了剪压破坏,1根试验梁发生了斜拉破坏;在剪跨比不发生变化的情况下,随着再生骨料取代率的增加,箍筋应变与裂缝最大宽度明显增大;而在抗剪承载力方面,再生混凝土梁低于普通混凝土梁。采用普通混凝土结构设计规范中的计算方法得到的计算值与试验结果相差较大,再生混凝土结构承载力计算方法不能简单的套用普通混凝土结构设计方法。根据再生混凝土梁的抗剪受力特点,基于充分考虑骨料咬合力因素的修正压力场理论,提出再生混凝土梁的抗剪承载力由再生骨料咬合力与箍筋作用共同承担,建立了再生混凝土梁抗剪模型;根据再生混凝土梁的裂缝宽度沿裂缝面线性变化的特点,并考虑箍筋对裂缝宽度的影响,提出了再生混凝土梁的裂缝宽度近似计算公式。再生粗骨料外包裹的难以剥离的老旧砂浆以及内部原始骨料的损伤使得再生粗骨料性能劣于天然骨料,通过利用再生骨料模量与天然骨料模量均值比的概念,建立再生骨料粒径等效系数计算方法;根据裂缝宽度近似计算公式和再生骨料粒径等效系数推导再生骨料咬合力计算公式,最后得到再生混凝土梁的抗剪承载力计算公式。将采用本文中建议的计算方法得到的计算结果,与6根发生剪压破坏的再生混凝土梁的抗剪承载力试验结果进行了对比,其次还与87组国内外试验结果数据进行了对比,研究结果表明理论值与试验值吻合较好,验证了该方法的有效性。本文提出的再生混凝土梁抗剪承载力计算方法,能够为再生混凝土梁在实际工程中的应用提供一种新的设计思路。
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