钢筋钢丝网混凝土板抗弯性能研究

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钢筋混凝土作为一种复合型建筑材料已有100多年的历史,特别是在20世纪以来,钢筋混凝土成为全世界主要的建筑材料,所以对钢筋混凝土结构的研究具有非常重要的意义。钢筋混凝土板作为主要的建筑结构构件,如何提高钢筋混凝土板的性能一直都是有关科研人员的研究重点,根据研究表明,在钢筋混凝土构件中配置钢丝网可较好地提升试件的相关力学性能,本文将不同的钢丝网配置到板试件中,以下是主要的研究工作和结论:第一方面是试验研究,共制作了11块板试件,其中1块为未配置钢丝网的钢筋混凝土板(对照组),剩余10块为设置不同参变量的钢筋钢丝网混凝土板(试验组)。以钢丝网种类、钢丝网层数、钢丝网的网丝直径、钢丝网的网丝间距、混凝土强度等作为试验参量:研究不同参变量对板试件破坏形态、裂缝发展、抗弯承载力和变形能力等方面的影响,并通过对比分析;探讨设置了同一个参变量的不同试件的力学性能,提出用于工程实践中的施工建议;推导出合理的钢筋钢丝网混凝土板抗弯开裂荷载和极限荷载的计算公式。从试验现象可得:所有的试件的跨中挠度都较大,具体来看,配置镀锌碰焊钢丝网的2G1.2-12试件跨中挠度最小,小于对比试件的挠度,其他试验组的都大于对比试件;试验组的裂缝开展情况远远好于对比组,除了2G1.2-12试件之外的试验板,不管是底面还是侧面,裂缝又细又密,主裂缝、次裂缝数量都较多,而对比板的裂缝又少又宽,次裂缝数量较少。试验结果表明:不锈钢编制钢丝网在承载能力和裂缝控制能力方面都强于其他两者;板试件的承载能力和控制裂缝能力与钢丝网的层数、混凝土强度成正相关关系,与钢丝网的网丝间距成负相关关系;板试件的承载能力与钢丝网的网丝直径成正相关关系,控制裂缝能力与钢丝网的网丝直径成负相关关系。从具体的数据来看,试验板比对比板承载能力提高了8.96%-38.84%,总裂缝数量增加了47%-340%,裂缝宽度最小的仅为对比板的33%。第二方面是利用大型通用有限元软件ABAQUS进行数值模拟计算,ABAQUS软件中含有丰富的材料属性定义、接近真实的材料本构模拟关系和准确的部件约束和边界条件,通过建立1:1模型对钢筋钢丝网混凝土板抗弯性能试验进行研究,模拟计算结果和试验结果较为接近。考虑到因为工程试验成本和操作难度等多方面的局限性而造成工程试验无法对所有的参变量以及参变量的变化幅度进行设置试验组别,所以利用ABAQUS软件建立相关模型进行模拟计算。模拟计算结果表明:结合工程施工难度和利益最大化,建议为板试件配置钢丝网的层数不超过两层,最好是两层;为了更好的利用钢丝网优良的配筋分散优势,为板试件配置的钢丝网直径大小最好介于1.0mm至1.5mm之间,具体可结合市场供应情况选择合适的钢丝网;配置钢丝网的网丝间距必须小于粗骨料的粒径,否则容易造成板试件出现孔洞等问题。
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