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循环荷载作用下的钢筋混凝土
摘要
为促进这一领域的研究，提岀了一种圆筒钢纤维混凝土试件在压缩循环荷载作用下的试验工作方案。釆用常规横向钢筋0、0.57、1.71和4.01体积百分比对5组试件进行了加固。为了评价纤维增强效果，每个试件分别用0、30、60和90 进行增强钩端钢纤维的纵横比为60,屈服强度为1250MPa。共进行了80次试验。
纤维增强对峰值应力和初始弹性模量没有显著影响。随着纤维含量的增加，峰值应力应变和卸载/再加载分支的刚度略有增加。随着纤维含量的增加，软化枝的斜率减小，表明能 量吸收能力显著增加。结果表明，传统的横向钢筋可以部分地被适当的纤维含量所取代，而不会失去延性和强度。这种替代可能是有利的区域密集加强的箍和箍筋，如梁柱节点的结构提交地震作用。
引言
钢纤维混凝土单轴压缩试验的结果表明，纤维含量的增加使峰值荷载下的压缩强度、刚度和应变略有增加，峰值后能量吸收能力显著提高［Fanella和Naaman，1985年；Otter和Naaman，1986年；Ezeldin和 Balaguru，1993年；Mansur等人。1997］。这些材料增强的程度取决于基体性能、纤维类型和含量、加载类型（静态、循环或动态）和所使用的应变率。对于静态单调加载，上述性质已经得到了很好的研究［Barros1995，Barros和Figueiras1999］。然而，SFRC在可压缩循环载荷下的后峰行为值得额外的研究努力，因为峰值载荷后的能量吸收能力是纤维增强所受益的主要性能。这种额外的能量可以用来增强钢筋混凝土构件的延性，主要是柱在动态荷载作用下的延性，从而增加混凝土结构的安全性。
当处理良好时，柱的常规配筋显著增加强度、峰值应力应变和峰值荷载后的延性［Scott等人，1981年； Mander等人。1988年，Nicolo等人。1997］。对于实际使用的纤维百分比，常规横向钢筋（箍、螺旋 或箍筋）和柱构件上的纵向钢筋所提供的约束不能完全由钢纤维保证。然而，纤维增强提供的能量吸 收能力不应被忽视，因为它可以增加柱构件峰值荷载后的延性［Masur等人。1997年，Ganesan和 Murthy1990年］,或部分取代常规横向加固。
为了评价纤维增强对钢筋混凝土柱单元可压缩性能的影响，在循环荷载作用下，对四种纤维含量和四个百分比的箍进行了圆筒试件的试验。纤维和横向增强对峰值应力的影响
本文讨论了峰值应力应变、初始弹性模量、软化分支的形状、能量吸收能力和卸载/再加载分支的刚度。
实验程序
材料和混合物
混凝土配合比组成见表1。关于混合成分和混合程序的更多细节可在其他地方找到[SenaCruz, 1998 年]。表2包括用于圆柱试件纵向和横向加固的钢棒的主要性能。
表1-混凝土组成
|
元素 |
含量(混凝土) |
|
水泥 |
450 |
|
砂(0-5mm) |
729 |
|
粗集料(5-15) |
1000 |
|
水 |
202.5 |
|
纤维 |
0, 30, 60, 90 |
表2-用于纵向和横向钢筋的钢棒的主要性能
|
钢棒 |
产量应变(%) |
破裂时应变(%) |
屈服应力(MPa) |
最大应力(MPa) |
|
6 |
0. 2 |
12 |
690 |
740 |
在这项工作中，它被使用钩端钢纤维与商标DramixZP30/. 50[Bekaert1991] o这些纤维的屈服强度为 1250MPa，长度为30mm,直径为0.5mm,纤维纵横比为
它们并排粘在一起，形成大约30根纤维，水可以溶解胶水，以更好地在新鲜混凝土，提高混合工作性和消除球化[ACI544. 1R1996] 。
标本
直径为150mm和高度为300mm的圆柱体试件纵向用直径为6mm的六根钢棒和四种不同比例的横向加固，以提供不同的约束水平(见图1a)。 表3包括用于系列试验的箍间距和相应的横向钢筋比，即测量到周界箍外的混凝土芯横向钢筋总体积与体积的比值(见图1a)。 图1b显示了用于表示每个系列测试的术语。 例如，C270_60是一系列的试样，其箍间距为270mm，其中包括60的纤维。每个系列由五个标本组成。表3包括测试的系列。 变量和表示混凝土重量和体积中的纤维百分比。
图1-(a)圆柱体试样；(b)表示每个系列的术语
表3-系列测试
|
系列 |
两圈之间的间隔 |
(%) |
纤维含量（3） |
Wr (%) |
vf (%) |
|
c00_00 |
- |
0.00 |
0 |
0.00 |
0.00 |
|
c00_30 |
- |
0.00 |
30 |
1.25 |
0.38 |
|
c00_60 |
- |
0.00 |
60 |
2.50 |
0.76 |
|
c00_90 |
- |
0.00 |
90 |
3.75 |
1.15 |
|
c270_00 |
270.0 |
0.57 |
0 |
0.00 |
0.00 |
|
c270_30 |
270.0 |
0.57 |
30 |
1.25 |
0.38 |
|
c270_60 |
270.0 |
0.57 |
60 |
2.50 |
0.76 |
|
c270_90 |
270.0 |
0.57 |
90 |
3.75 |
1.15 |
|
c90_00 |
90.0 |
1.71 |
0 |
0.00 |
0.00 |
|
c90_30 |
90.0 |
1.71 |
30 |
1.25 |
0.38 |
|
c90_60 |
90.0 |
1.71 |
60 |
2.50 |
0.76 |
|
c90_90 |
90.0 |
1.71 |
90 |
3.75 |
1.15 |
|
c38_00 |
38.5 |
4.01 |
0 |
0.00 |
0.00 |
|
c38_30 |
38.5 |
4.01 |
30 |
1.25 |
0.38 |
|
c38_60 |
38.5 |
4.01 |
60 |
2.50 |
0.76 |
|
c38_90 |
38.5 |
4.01 |
90 |
3.75 |
1.15 |
设备和测试程序
试验釆用315系列闭环伺服控制MTS测试系统进行，最大承载能力为2700kNo试验釆用位移控制，位移比为20 （）。每个系列由四个循环试验和一个单调试验组成。
结果
测试期间观察到的主要方面
在所有试验中，当荷载与试件承载力密切相关时，都会岀现垂直裂纹。这一阶段随后是混凝土保护层的破坏,在横向钢筋百分比较高的试件上更为明显。纵向杆的屈曲发生在应力-应变关系的软化分支。 屈曲长度约为箍间距。一些箍的破裂伴随着纵向轮的屈曲。由于机械平台施加的约束条件和试样制造程
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