型钢再生混凝土短梁抗剪性能试验研究

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型钢再生混凝土短梁是一种型钢混凝土短梁与再生混凝土相结合而产生的新型组合短梁,它不仅继承了型钢混凝土结构的承载力高、延性好等优点,而且还有效地利用建筑垃圾、节约资源以及保护环境。在高层建筑结构中,短梁的抗剪性能尤为重要,因此,研究型钢混凝土短梁的抗剪性能是非常有必要的。本文以再生粗骨料取代率、剪跨比以及含钢率为参数,设计了6根实腹式型钢再生混凝土短梁和5根桁架式型钢再生混凝土短梁。通过对试件的抗剪性能进行试验研究,同时对试件采用ABAQUS有限元软件进行数值模拟分析,以验证有限元模型的可靠性。在验证模型的基础上,改变参数进行有限元拓展分析。结果表明:剪跨比是影响试件性能主要因素,再生粗骨料取代率的影响较小。随着剪跨比的减小,试件初始刚度和极限荷载提高,变形能力降低;在荷载达到极限荷载后各试件承载力平稳变化,呈现出很好的延性;型钢再生混凝土短梁斜截面剪切破坏过程和抗剪性能与普通混凝土试件相似,再生粗骨料取代率对其影响不大;当实腹式型钢再生混凝土短梁的含钢率在4%~6%时,随着含钢率的减小,其极限荷载降低。对试件的应变进行分析,混凝土斜压杆被压溃时的主压应力方向的峰值压应变低于单轴受压状态时的峰值应变0.002。对比两类试件,配桁架式型钢骨架短梁承载力较大,增加幅度为6.2%~11.2%;随着剪跨比减小,桁架式和实腹式短梁的极限荷载差距越来越小。ABAQUS有限元模拟结果与试验结果吻合良好,经有限元拓展分析,剪跨比减小,试件极限荷载呈现出上升的变化趋势,模拟试件与试验结果分析的规律一致;型钢再生混凝土短梁的初始刚度大于钢筋再生混凝土短梁,并且到极限荷载时,配型钢的试件有很好的变形能力,而没有像钢筋再生混凝土短梁那样由于发生脆性破坏而即刻丧失承载能力,配型钢可以有效地提高试件的极限荷载。在实测抗剪承载力的基础上,参考有关文献,结合桁架-拱理论模型,通过回归分析,提出适合实腹式型钢再生混凝土短梁斜截面抗剪承载力的实用计算公式,计算结果与试验值吻合良好,并为该类构件实际工程应用和规范的制定提供理论参考依据。
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