基于500MPa细晶粒钢筋的混凝土梁疲劳性能研究
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摘要
500MPa细晶粒高强热轧钢筋是新一代钢筋材料。目前,对于配置500MPa细晶粒高强钢筋(HRBF500)的混凝土构件研究刚刚起步,对其疲劳性能的研究尚属空白。因此,本文结合“国家高技术研究发展(863)计划项目子课题(2008AA030704)”,设计了3根矩形截面和3根T形截面配置500MPa细晶粒高强钢筋的混凝土梁,对其进行静载试验和等幅疲劳荷载试验,研究其在疲劳荷载作用下受力性能。
     首先对500MPa细晶粒高强钢筋进行张拉试验,得出其应力一应变曲线。然后分别对3根矩形截面梁和3根T形截面梁进行静载试验,分析了试验梁在各级荷载作用下的钢筋应变、混凝土应变、挠度的变化及裂缝变化。最后,对该6根梁进行等幅疲劳荷载试验,研究试验梁在1-250万次疲劳荷载作用下的裂缝发展情况,纵筋、箍筋及混凝土的应变和挠度随着疲劳次数的变化等疲劳性能。
     试验结果表明,主要用于承受疲劳荷载的500MPa细晶粒钢筋混凝土构件,其配筋率宜较大,根据本次试验结果,当配有HRBF500钢筋的混凝土梁的最小配筋率大于0.3%、所承受的初始疲劳荷载使受拉钢筋最大拉应力小于150MPa时,可保证250万次等幅疲劳荷载作用下,梁的最大裂缝宽度及挠度满足现行规范要求。
     对试验结果进行分析研究,提出了同时考虑配筋率和疲劳次数影响的受拉钢筋最大拉应力和梁跨中最大挠度计算表达式,计算结果与试验结果吻合较好。可以用于实际工程中,检验梁在不同疲劳次数下,钢筋最大应力是否超过规定值;预测梁跨中挠度,为工程设计服务。
500MPa high strength hot rolled fine grain steel is a new generation of reinforced materials. Currently, the study of HRBF500 reinforced concrete structures is in its infancy, the study of its fatigue properties is still blank. Therefore, Combining with " The subject of high technology research and development (863) projects (2008 AA 030704)", the three rectangular cross-section and three T-shaped configuration HRBF500 reinforced concrete beams are designed and made. The fatigue performances of the beams are studied under the fatigue loads.
     First,500MPa high strength steel is tensioned test, the stress-strain curve is obtained. Then the there rectangular section beams and there T-beams are tested respectively under static loading. The reinforced strain, concrete strain and deflection of test beams are analysised under at all levels loading. Finally, the six beams amplitude fatigue load test are done, the fatigue performances are researched for test beams under cycles of fatigue loading for 1 to 250 million, including the steel and concrete strain, deflection and the development of cracks.
     The final result shows that the HRBF500 R.C beams poss better ability of anti-fatigue loads when the reinforcement ratio should be larger. According to the result of the experiment, when the reinforcement ratio of the HRBF500 R.C beams is more than 0.3%, and the maximum tensile stress of the beams is less than 150Mpa under the initial fatigue load, it can guarantee that the deflection and the maximum crack width meet the current code under the cycles of 250 million fatigue loading.
     Based on the result of the experiment, the formulas of the maximum stress in tension reinforcement and the deflection taking into the reinforcement ratio and the number of fatigue are proposed. The calculation results are in good agreement with the experiment results. They can be used in practical engineering to detect the maximum stress, and predict the deflection of beams under different number of fatigue, served for the design of engineering.
引文
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