16混凝土(RCPC)开孔梁抗裂性能与裂缝宽度验算.pdf

第31卷第1期
建筑结构
2001年1月
混凝士(RC/PC)开孔梁抗裂性能与裂缝宽度验算
刘荣桂吕志涛
(东南大学南京210096)
提要]通过对10根混凝土(RC/PC)开孔梁的试验分析,详细讨论了混凝土(RC/PC)开孔梁的开裂特性,在此基
础上用 ADINNA非线性有限元程序(混凝土模式)对试验结果进行了量化对比分析,最后提出了混凝土(R(C/PC)开
孔梁抗裂验算公式。计算结果表明,所给方法简便、实用,可直接应用于工程实际。
[关键词]混凝士仿真试验抗裂开孔
Ihis paper discusses the characteristics of cracking in RC/PC beams with large openings in details by experimental analysi
of 10 samples. Based on analysis of ADINA finite element program (with the model of concrete), we give formulas for
calculating the width of cracking in beams with large openings. Calculating results show that the method provided is reli
able, convenient, and can be used in engineering designing directly
Keywords: conerete structure: imitated test; cracking: opening
泥凝士(RC/PC)开孔梁抗裂验算是孔梁设计计算中
2.实测试验结果与分析
的重要内容,由于分析的复杂性,目前己有的相关文献1对
根据实验的目的,这次试验共设计了10根试件,试验截
此涉及很少,作者根据前期的研究结果40,研究了混凝土开面尺寸均采用200mm×400m,梁全长为5140m,有效
孔梁裂缝宽度的性能与验算方法。
度分别为4400mm(简支梁)和4750mm约束梁。试件配筋
、混凝土开孔梁抗裂研究的计算.机仿真试验及实测是根据文献[5]建立的设计方法计算配制的,斜向钢筋是根
试验分析
据构造配置的。其中?YL1与GL1按开孔梁等强度(抗剪)
计算机仿真试验分析
设计。各梁的配筋参数等见表2,配筋图见图2。10根实验
为了了解开孔梁在荷载作用下,裂缝产生、分布及开展梁开裂、破坏荷载的试验结果见表3(表中给出了 ADINA非
的情况,作者用 ADINA非线性有限元分析程序(混凝土模线性有限元程序计算与实测结果对比(简支梁),有限元程序
式),对超静定开孔梁进行了计算机仿真试验,荷载分为七具体应用详见文[5])
级。试件加载方法和参数见图1、表1。
实验结果显示,由于应力集中,开孔梁?般在靠近加裁
P1
端的孔上方角首先出现裂缝,然后在其对角出现裂缝,由于
孔两側有加强箍筋的存在,裂缝的开展一度受到控制,但随
P
着荷载的增加在孔的上弦出现斜向裂缝,孔角的裂缝也继续
发展,最后裂缝出现分岔,并在上弦向水平方向发展,临近
破坏时有明显的撕裂现象;开孔梁中只有梁YL2与其他
孔梁不同,由于孔是弯曲孔,且孔口较小,它首先在荷载点染
图1混凝土开孔梁加载方式示意图
下边缘出现弯曲裂缝,并且最终是弯曲破坏。
混凝土试件加载方法和参数
表
加载方法
编号
L-1(mm)L-2(m)荷载
YSI YLI, CL1
1200
YL
1050
1200
2270
YS2,YC1,YC2,YC310001000P2=0.365P
2①8@10026.5G12028④に20
らU2n-25.528G120
注:1)为双孔梁试件。
从分析结果可知:微裂缝首先在荷载作用点处梁下边缘
形成,然后向孔口扩展,开裂沿孔对角发生。由于孔两侧有
密布箍筋,使得袈缝的护展被限制在孔侧两排箍筋之内。随
着荷载的加大,从左至右,在梁的支座至荷载、荷载至孔、孔
2混凝土开孔梁尺寸及配筋详图
至支座、支座至支座之间有儿条斜裂缝逐步显现,最终导致
梁的破坏。
国家自然科学基金项目(59338130)。
混凝士开孔梁试件主要参数
试件「净路」孔宽孔高上弦下弦
高度「高度」配筋孔水平位置「孔间距纵筋(mm2)
顶应力筋偏心距
编号
类型
梁类型
(mm)(mm)(mm)(mm)(mm
1( m1)
孔类型
YSs114400
235.6130实心简支梁
YL140040016011201120
剪切孔235.61130预应力简文梁
L114400400160120120
300012560剪切孔
简支梁
YL2144001270135133132T「ー
2200
弯曲孔235.6130「预应力简支梁
Y1314400400160「140100
2164520弯曲孔235.61130预应力简支梁
YL414400400160140110
500
4004520
剪切孔235.6130「预应力简支梁
Ys214750
1520760
实心约束梁
YC14750600160110130
1520760(反弯点处)
约束梁
YC21475060016015090T
2750
1520760(反弯点处)
约束梁
YC31475016001601351105⊥
2375
1520760
弯曲孔
约束梁
注:如双孔,则表示左孔中心到左端支座的距离。其余参数参见图1(I型见(c),Ⅱ型见(d)
混凝土开孔梁的静载计算)与实验结果对比表3预应力可以使开裂荷载提高,并且能使裂縫开展速度下降。
开裂荷载破坏荷载
3.孔的间距不同,开裂荷载不同。梁YL3,YL4开裂荷
孔位置
(试验值/(试验值/
Q
载M_分别为1.225kN?m和1.55kN?m,可以看出孔距变
计算值)计算值)(kN?)(kN)
N)KEN
小,孔间应力集中会越严重,从而降低了承载能力。
两扎周边配筋不
5/4575/70
4.孔口竖向位置、水平位置对梁延性的影响。梁Y(C1
同都位于剪跨区
开裂荷载大、破坏荷载小,而梁Y(2开裂荷载小、破坏荷载
两孔周边配筋不
同都位于剪跨区
2.5/3275/65
大(为梁YC1的1.35倍)。这说明梁YC2的裂缝开展充分
孔?位于跨中
即延性较好。所以结构的延性与洞ロ上下位置有关。另外
孔间距216mm
我们还发现,当孔的上弦高度大于梁的受压区高度时,梁的
Y4孔间地400m60/55150/1411.55116
实心梁
抗弯强度不会因为开孔而受到影响。所以梁YL2的开裂荷
60/65138/1223.00
孔在反弯点处
160/
载和破坏荷载都较其它开孔梁大