【摘要】：將輕骨料混凝土用于深受彎構(gòu)件,能顯著減小截面尺寸,減輕結(jié)構(gòu)自重,改善結(jié)構(gòu)抗震性能,但其發(fā)生骨料破壞,剪切脆性突出,同時(shí),因機(jī)理復(fù)雜導(dǎo)致受剪模型始終未統(tǒng)一。本文從材料層次和構(gòu)件層次出發(fā),采用數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計(jì)處理、試驗(yàn)研究與理論分析相結(jié)合的方法,以材料力學(xué)性能與微觀結(jié)構(gòu)—試驗(yàn)數(shù)據(jù)庫分析—構(gòu)件層次試驗(yàn)—理論模型驗(yàn)證為思路,基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)庫,建立壓桿有效系數(shù)分析模型,深入地開展輕骨料混凝土深受彎構(gòu)件受剪承載力研究。主要內(nèi)容包括:1.采用900級碎石型頁巖陶粒配制高強(qiáng)輕骨料混凝土,明確了各影響因素對其力學(xué)性能影響的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)17組拔出試件研究了變形鋼筋與輕骨料混凝土的粘結(jié)錨固性能,系統(tǒng)地分析了輕骨料混凝土強(qiáng)度等級、鋼筋直徑、錨固長度和骨料種類四種因素對粘結(jié)錨固性能的影響。研究表明:輕骨料混凝土與變形鋼筋的粘結(jié)性能曲線與普通混凝土類似,輕骨料混凝土與鋼筋的極限粘結(jié)強(qiáng)度高于普通混凝土,即砂漿強(qiáng)度是影響粘結(jié)性能的重要因素;2.配制不同影響因素的微觀試樣,通過電鏡掃描分析其微觀結(jié)構(gòu),結(jié)果表明:摻入適量的硅灰可以改善界面過渡區(qū),提高頁巖陶粒和漿體之間的機(jī)械咬合作用和化學(xué)粘結(jié)作用;骨料強(qiáng)度的提高引起骨料-水泥漿界面強(qiáng)度與骨料強(qiáng)度相差較小,薄弱連接面在二者之間均有發(fā)生,破壞面不再光滑,與低強(qiáng)度的輕骨料混凝土存在差異;3.基于數(shù)據(jù)庫采用多個(gè)典型模型完成深受彎構(gòu)件受剪承載力分析,考慮混凝土強(qiáng)度等級和剪跨比影響,對拉壓桿模型進(jìn)行二次修正,給出建議壓桿有效系數(shù)計(jì)算模型,并通過試驗(yàn)驗(yàn)證了有效性;4.完成了 15根輕骨料混凝土深受彎構(gòu)件受剪性能試驗(yàn),系統(tǒng)研究其破壞過程與破壞形態(tài)、荷載-撓度位移曲線、斜裂縫發(fā)展規(guī)律、承載力等,深入分析各影響因素顯著性。研究表明:輕骨料混凝土深受彎構(gòu)件的破壞模式分為剪壓破壞和斜向劈裂破壞,隨著剪跨比的增大,破壞模式從剪壓破壞向斜向劈裂破壞過渡;隨著剪跨比的增加,斜壓桿傾角減小,壓桿拱機(jī)制作用的有效性降低,試件荷載-跨中撓度曲線斜率降低,剛度退化顯著,且決定其極限受剪承載力;隨著剪跨比和加載板寬度的增加,試件的受剪承載力明顯提高,即在拉壓桿模型中增加了斜壓桿的截面寬度;5.完成12個(gè)不同參數(shù)的高強(qiáng)輕骨料混凝土深受彎構(gòu)件斜壓桿隔離體試件軸壓性能試驗(yàn),重點(diǎn)研究其破壞模式和腹筋配筋率影響。結(jié)果表明:該類混凝土深受彎構(gòu)件斜壓桿主要發(fā)生壓桿區(qū)破壞和節(jié)點(diǎn)區(qū)破壞兩種破壞形態(tài),隨著壓桿腹筋配筋率增大,破壞形態(tài)逐漸由壓桿區(qū)破壞向節(jié)點(diǎn)區(qū)破壞轉(zhuǎn)化,并且斜壓桿壓應(yīng)力擴(kuò)散范圍逐漸減小;6.在試驗(yàn)基礎(chǔ)上,通過承載力分析建立深受彎構(gòu)件和壓桿隔離體的關(guān)聯(lián)性,研究表明:現(xiàn)有典型受剪計(jì)算模型及本文建議拉壓桿模型均能較好的用于對輕骨料混凝土深受彎構(gòu)件受剪承載力進(jìn)行計(jì)算及預(yù)測。但對于基于修正壓力場建立的壓桿有效系數(shù)不再適用于輕骨料混凝土,建議根據(jù)不同的剪跨比選取不同的壓桿有效系數(shù);7.考慮可靠度和腹筋作用提出的拉壓桿模型設(shè)計(jì)方法,能夠較好的用于輕骨料混凝土深受彎構(gòu)件受剪設(shè)計(jì),但應(yīng)根據(jù)腹筋配筋率的不同,合理配制腹筋。本文基于數(shù)據(jù)庫在對普通混凝土深受彎構(gòu)件受剪拉壓桿模型分析的基礎(chǔ)上,考慮輕骨料混凝土的自身特性,分析壓桿有效系數(shù)對于輕骨料混凝土的適用性,最終將拉壓桿模型和統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行有效統(tǒng)一,提出輕骨料混凝土深受彎構(gòu)件受剪計(jì)算模型及設(shè)計(jì)方法,研究成果對于推進(jìn)輕骨料混凝土的工程應(yīng)用和混凝土剪切問題的研究具有重要的理論意義和實(shí)際價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU528
【圖文】：

（ＭＰａ）。Ｃｕｉ等人間的結(jié)論為輕骨料混凝土中骨料的體積含纛越高，彈性模量就越低。逡逑此外，骨料對混凝土強(qiáng)度和彈性模量的影響會隨骨料形狀指數(shù)的升高而增強(qiáng)。形狀逡逑指數(shù)計(jì)算方式為：形狀指數(shù)＝球度／形狀參數(shù)，其中球度為圖１．１中球型體積／骨料體積，逡逑形狀參數(shù)為Ｄｍａｘ／Ｄｍｉｌｌ。逡逑ＬＷＡＶ邋＾４－＾－邐＾，．．．．邋＿邐＼邋＿邋＿邋＿逡逑酬邋Ｚ邋六、、逡逑ｎ邐艮制}0邐＼邐狐逡逑曝邐１：公逡逑圖１．１形狀指數(shù)各參數(shù)定義逡逑Ｊｉａｉｉ［４５］．人通過收集太量普通混凝土和輕骨料混凝土的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對十余種不同彈逡逑性模量計(jì)算模型進(jìn)行驗(yàn)證分析，發(fā)現(xiàn)美國規(guī)范ＡＣＩ３１８－９５和加拿大規(guī)范ＣＳＡ對彈性模逡逑量的預(yù)測與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好。同時(shí)研宄結(jié)果表明：混凝土的強(qiáng)度等級與容重是影響彈逡逑性才莫童的關(guān)鍵因素，海凝土養(yǎng)護(hù)齡期以及試驗(yàn)試件截面形狀對彈性模鷥則無明顯影響。逡逑１．２．２輕骨料混凝土界面過渡區(qū)微觀結(jié)構(gòu)逡逑１．２．２．１界面過渡區(qū)特征逡逑對于普通混凝土，由于骨料與水泥顆粒之間闔有的尺寸差異，存在“墻效應(yīng)”，即骨逡逑料周圍的水泥顆粒含纛小于遠(yuǎn)離骨料的，區(qū)域，骨料不能完全被水泥顆粒包裹，使得在養(yǎng)逡逑６逡逑

如果骨料強(qiáng)度高于砂漿，應(yīng)力主要通過骨料和界面區(qū)傳遞，弁１■由于骨料的抗拉強(qiáng)逡逑度高于骨料周圍界面區(qū)的抗拉強(qiáng)度，骨料相與界面區(qū)相發(fā)生分離，斷裂面避開骨料，沿逡逑著界面過渡區(qū)發(fā)展Ｃ如圖１．３（ａ）所示）。然而，自骨料強(qiáng)度低于砂漿時(shí)，如輕骨料，混逡逑凝土中的應(yīng)力分布將會大不相同。應(yīng)力主要通過砂團(tuán)傳遞，導(dǎo)致骨料和砂漿都受到橫向逡逑應(yīng)力。由于界面區(qū)強(qiáng)度高于輕骨料，斷裂將穿過輕骨料（如圖１．３（ｂ）所示）但是，對逡逑于輕骨料混凝土而言，裂縫不總是穿過輕骨料本身，尤其是當(dāng)輕骨料為強(qiáng)度較高的高強(qiáng)逡逑輕骨料時(shí)。Ｂｏｇａｓ邋ＪＡ［６Ｇ］的試驗(yàn)表明對于砂漿強(qiáng)度較低或者齡期較短的輕骨料混凝土，巹逡逑骨料強(qiáng)度較高時(shí)，斷裂面同時(shí)呈現(xiàn)出破碎骨料和完整骨料。逡逑b\0＿

本文編號：2793190