高强钢筋混凝土构件裂缝宽度与钢筋应力关系试验研究

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裂缝宽度是影响钢筋混凝土结构耐久性的主要因素之一,关于钢筋混凝土构件裂缝宽度的影响因素众多,因此裂缝问题一直是国内外学者研究的重点内容。本文共设计9组钢筋混凝土轴心受拉构件,主要的工作包括以下两个方面内容:(1)通过对钢筋混凝土构件进行轴向拉伸试验,量测每级荷载下试件的开裂情况及裂缝形态、分布和裂缝宽度等。通过对试验数据的整理分析,研究钢筋应力与构件裂缝宽度之间的关系;(2)通过记录量测混凝土应变随钢筋应力的变化规律,确定钢筋对其周围混凝土的约束范围。通过试验分析得到以下主要结论:(1)当钢筋应力增大时,钢筋混凝土构件的裂缝宽度也随之增大,当裂缝的数量保持不变时,二者大致呈线性比例关系;当构件有新的裂缝出现时,原有的裂缝宽度可能会有所减小。当钢筋混凝土试件的平均裂缝宽度为0.25 mm和0.3mm时相对应的钢筋应力分别在(0.59~0.8)fyk与(0.66~0.86)fyk。。(2)当混凝土保护层厚度c相同时,平均裂缝间距随钢筋直径和配筋率的增大而增大但随着d/ρ的增加有下降的趋势,且《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)公式计算值与试验值相比偏大,二者比值的平均值为1.431,方差为0.185。将所有构件的平均裂缝宽度实测值分别与国标规范计算值进行对比,计算值比实测值大部分偏大,说明规范给出的计算公式有较大的安全系数。(3)在钢筋混凝土构件开裂前,混凝土的应变与钢筋应力大致呈线性增长的关系,当混凝土开裂后,虽然钢筋应力在一直增加,但混凝土的应变增加还是减小并没有确定的规律。(4)随着钢筋应力的增加,钢筋对其附近混凝土的约束面积也增大,但是这个约束范围是有限的,大约是以钢筋形心为圆心,7d(d为钢筋直径)为半径的圆形区域。
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