竹芯竹筋混凝土单向板受力性能试验研究与分析

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为解决由于过度使用钢筋混凝土引起的资源浪费、环境污染这一现实问题,我们提出了“竹芯竹筋混凝土单向板”绿色楼板概念,通过将整根毛竹进行简单加工处理,替代钢筋均匀分布于板中,利用本身圆筒中空的特点实现楼板空心,从而达到减轻楼板自重的目的。并采用竹片作为分布筋,以增加其整体性能,从而实现天然竹筋全部代替钢筋的现浇混凝土板。本文根据该竹芯竹筋混凝土单向板在试验室分两批浇筑了6块1:1的足尺试验模型,对试验模型分别进行了模拟现场的均布加载和集中加载受弯全过程破坏试验,并对试验模型的抗弯性能进行了计算分析,以探求其抗弯性能及其适用计算方法,主要完成以下工作:(1)通过采用JG/T199-2007规范及JB/T15780规范对湖南地区有代表性的毛竹材料力学性能进行了系统研究,包括竹片顺纹抗拉、弹性模量、含水率等试验,得到了同一批毛竹含水率与材料抗拉强度之间的关系及材料的本构曲线关系,详细描述了顺纹抗拉过程中竹片的破坏现象,引入了材料名义屈服强度、竹材材料分项系数及相关取值,并提出了在后续板设计及计算过程相关材料取值建议。(2)对竹芯竹筋混凝土单向板模型进行了受弯全过程试验研究,得到了板的的开裂荷载、极限荷载,同时,也证实了竹芯竹筋混凝土单向板的受弯过程可分为弹性阶段和弹塑性发展阶段;详细探讨了竹芯竹筋混凝土单向板全过程受弯的弯矩-挠度曲线、应力应变及裂缝发展规律。(3)通过采用GB50010-2010计算竹芯竹筋混凝土单向板的正常使用阶段(Mcr<M<MU)的挠度值计算对比分析可知:可采用混凝土结构设计规范提供的方法计算竹筋竹筋混凝土单向板挠度;而在实际使用过程中,竹芯竹筋混凝土单向板正常使用状态极限弯矩值由试验过程中板裂缝发展所控制,且不能采用GB50010-2010计算裂缝宽度及间距;(4)结合混凝土结构设计规范GB50010-2010对竹芯竹筋混凝土单向板的开裂弯矩及极限弯矩进行计算分析,可以通过采用钢筋混凝土计算承载力的方法作为竹芯竹筋混凝土单向板的抗弯设计公式,以及提出了板设计的相关构造措施及建议。
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