范文一:[最新]混凝土强度c20 c30 c40
混凝土按强度分成若干强度等级,混凝土的强度等级是按立方体抗压强度标准值fcu,k划分
的。立方体抗压强度标准值是立方抗压强度总体分布中的一个值,强度低于该值得百分率不
超过5%,即有95%的保证率。混凝土的强度分为C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、
C40、C45、C50、C55、C60等十二个等级。
混凝土配合比是指混凝土中各组成材料(水泥、水、砂、石)之间的比例关系。有两
种表示方法:一种是以1立方米混凝土中各种材料用量,如水泥300千克,水180千克,
砂690千克,石子1260千克;另一种是用单位质量的水泥与各种材料用量的比值及混凝土
的水灰比来表示,例如前例可写成:C:S:G=1:2.3:4.2,W/C=0.6。
常用等级
C20
水:175kg水泥:343kg 砂:621kg 石子:1261kg
配合比为:0.51:1:1.81:3.68
C25
水:175kg水泥:398kg 砂:566kg 石子:1261kg
配合比为:0.44:1:1.42:3.17
C30
水:175kg水泥:461kg 砂:512kg 石子:1252kg
配合比为:0.38:1:1.11:2.72
. .
普通混凝土配合比参考:
水泥
品种 混凝土等级 配比 (单位)Kng 塌落度mm 抗压强度 N/mm2
水泥 砂 石 水 7天 28天
P.C32.5 C20 300 734 1236 195 35 21.0 29.0 1 2.45 4.12 0.65
C25 320 768 1153 208 45 19.6 32.1 1 2.40 3.60 0.65
C30 370 721 1127 207 45 29.5 35.2 1 1.95 3.05 0.56
C35 430 642 1094 172 44 32.8 44.1 1 1.49 2.54 0.40
C40 480 572 1111 202 50 34.6 50.7 1 1.19 2.31 0.42
P.O 32.5 C20 295 707 1203 195 30 20.2 29.1 1 2.40 4.08 0.66
C25 316 719 1173 192 50 22.1 32.4 1 2.28 3.71 0.61
C30 366 665 1182 187 50 27.9 37.6 1 1.82 3.23 0.51
C35 429 637 1184 200 60 30.***6.2 1 1.48 2.76 0.47
C40 478 *** 1128 210 60 29.4 51.0 1 1.33 2.36 0.44
P.O 32.5R C25 321 749 1173 193 50 26.6 39.1 1 2.33 3.65 0.60
C30 360 725 1134 198 60 29.4 44.3 1 2.01 3.15 0.55
C35 431 643 1096 190 50 39.0 51.3 1 1.49 2.54 0.44
C40 480 572 1111 202 40 39.3 51.0 1 1.19 2.31 0.42
P.O 42.5(R) C30 352 676 1202 190 55 29.***5.2 1 1.92 3.41 0.54
C35 386 643 1194 197 50 34.5 49.5 1 1.67 3.09 0.51
C40 398 649 1155 199 55 39.5 55.3 1 1.63 2.90 0.50
C50 496 606 1297 223 45 38.4 55.9 1 1.22 2.61 0.45
PII 42.5R C30 348 652 1212 188 50 31.***6.0 1 1.87 3.48 0.54
C35 380 639 1187 194 50 35.0 50.5 1 1.68 3.12 0.51
C40 398 649 1155 199 55 39.5 55.3 1 1.63 2.90 0.50
C45 462 618 1147 203 4***2.7 59.1 1 1.34 2.48 0.44
C50 480 633 1115 192 25 45.7 62.8 1 1.32 2.32 0.40
P.O 52.5R C40 392 645 1197 196 53 40.2 55.8 1 1.64 3.05 0.50
C45 456 622 1156 19***2 43.5 59.5 1 1.36 2.53 0.43
C50 468 626 1162 192 30 45.2 61.6 1 1.33 2.47 0.41
此试验数据为标准实验室获得,砂采用中砂,细度模数为2.94,碎石为5,31.5mm
连续粒级。各等级混凝土配比也可以通过掺加外加剂来调整。
1 混凝土标号与强度等级
长期以来,我国混凝土按抗压强度分级,并采用“标号”表征。1987年GBJ107-87标
准改以“强度等级”表达。DL/T5057-1996《水工混凝土结构设计规范》,DL/T5082-1998《水
工建筑物抗冰冻设计规范》,DL5108-1999《混凝土重力坝设计规范》等,均以“强度等级”
表达,因而新标准也以“强度等级”表达以便统一称谓。水工混凝土除要满足设计强度等级指
标外,还要满足抗渗、抗冻和极限拉伸值指标。不少大型水电站工程中重要部位混凝土,常
以表示混凝土耐久性的抗冻融指标或极限拉伸值指标为主要控制性指标。
过去用“标号”描述强度分级时,是以立方体抗压强度标准值的数值冠以中文“号”字来
表达,如200号、300号等。
根据有关标准规定,混凝土强度等级应以混凝土英文名称第一个字母加上其强度标准
值来表达。如C20、C30等。
水工混凝土仅以强度来划分等级是不够的。水工混凝土的等级划分,应是以多指标等
级来表征。如设计提出了4项指标C9020、W0.8、F150、εp0.85×10-4,即90 d抗压强度为
20 MPa、抗渗能力达到0.8 MPa下不渗水、抗冻融能力达到150次冻融循环、极限拉伸值
达到0.85×10-4。作为这一等级的水工混凝土这4项指标应并列提出,用任一项指标来表征
都是不合适的。作为水电站枢纽工程,也有部分厂房和其它结构物工程,设计只提出抗压强度
指标时,则以强度来划分等级,如其龄期亦为28 d,则以C20、C30表示。
2 混凝土强度及其标准值符号的改变
在以标号表达混凝土强度分级的原有体系中,混凝土立方体抗压强度用“R”来表达。
根据有关标准规定,建筑材料强度统一由符号“f”表达。混凝土立方体抗压强度为“fcu”。
其中,“cu”是立方体的意思。而立方体抗压强度标准值以“fcu,k”表达,其中“k”是标准值的
意思,例如混凝土强度等级为C20时,fcu,k=20N/mm2(MPa),即立方体28d抗压强度标
准值为20MPa。
水工建筑物大体积混凝土普遍采用90d或180d龄期,故在C符号后加龄期下角标,
如C9015,C9020指90d龄期抗压强度标准值为15MPa、20MPa的水工混凝土强度等级,
C18015则表示为180d龄期抗压强度标准值为15MPa。
3 计量单位的变化
过去我国采用公制计量单位,混凝土强度的单位为kgf/cm2。现按国务院已公布的有
关法令,推行以国际单位制为基础的法定计量单位制,在该单位体系中,力的基本单位是N(牛顿),因此,强度的基本单位为1 N/m2,也可写作1Pa。标号改为强度等级后,混凝土强度计量单位改以国际单位制表达。由于N/m2(Pa),数值太小,一般1N/mm2=106N/m2(MPa)作为混凝土强度的实际使用的计量单位,读作“牛顿每平方毫米”或“兆帕”。
范文二:混凝土简支梁斜截面抗剪强度
混凝土简支梁斜截面抗剪强度
1 影响混凝土抗剪强度V c 的主要参数的分析
1.1 混凝土强度的影响
试验表明,混凝土梁抗剪强度的增长与混凝土抗压强度f cu 并非直线关系,而是按抛物线变化。图1表示前苏联学者无箍筋梁抗剪强度与混凝土强度f cu 的关系,梁混凝土立方体强度f cu 从20kg /cm 2到1000kg /cm 2变化,曲线为采用f ct 为参数的V c 表达式,V c =Kfct bh 20/a=Kfct bh 0/m,m=a/h0为剪跨比;直线表示采用f c 为参数的波氏公式,V c =0.15fc bh 20/c=0.15fc bh 0/m。从图可明显地看出,采用f ct 为混凝土强度影响参数与试验结果比较相符合,而如果采用f cu 或f c 为参数时,混凝土强度低时,试验值高于计算值;中等强度时,两者相接近;高强度时,试验值大大低于计算值,这是很不安全的。因此,苏联规范对波氏抗剪强度公式进行了修改,将混凝土强度从f c 改为f ct 。CEB/FIP规范对无抗剪钢筋构件V c 计算式实际是采用f ct 为参数。西南交大抗剪试验[2,3]表明,把混凝土抗拉强度f ct 做为混凝土强度对V c 影响参变量是合适的。考虑到铁路桥梁多使用高强度混凝土,而采用f ct 为参数,能更明确地反映问题的实质,并可避免单位变换时引起不同系数的因次带来的麻烦。因此,选取f ct 为混凝土强度的影响参数。
图1 苏联无箍筋梁抗剪强度V c 与混凝土f ct 的关系
1.2 剪跨比m 的影响
大量试验表明,剪跨比m 是影响混凝土抗剪强度的主要参数之一。V c 随m 的增大而减小,当m>3~4,V c 基本上就不受m 的影响,其变化较小。各规范在V c 表达式中,对m 影响的处理上有所不同。CEB/FIP,BS5400和《苏联СНИПⅡ-21-75》等规范,其V c 取较低值,考虑小剪距比时,乘一个2/m(m<2)的提高系数。我国铁路、公路桥规直接取1>2)的提高系数。我国铁路、公路桥规直接取1>
1.3 预应力度的影响[2,3,5]
PPC 简支T 梁试验结果证明,预应力大小对无箍、有箍PPC 简支梁的混凝土抗剪强度V c 有提高作用。这主要是因为预压应力推迟了斜裂缝的出现和发展,增加了梁混凝土剪压区的高度,从而提高了混凝土剪压区的抗剪能力。试验分析时,曾采用了两个与预应力度λ相关的提高系
数β或β′来表达预应力对V c 的提高作用。
式中:λ为预应力度;M 0为梁的消压弯矩;M 为梁的使用荷载作用下的弯矩;M u 为梁的破坏弯矩;考虑到同一配筋的试验梁,M 不确定,而M u 较为固定,试验分析时用M 0/Mu 反映预应力度的影响较为确定。
图2示出16片3种不同预应力度PPC T 型试验梁V s c /fct bh 0与β′
[5]′
的关系,它说明V c 随β值的增大而提高,基本呈线性关系。对铁路PPC 梁而言,可令M u =2M,采用β或β′为预应力提高系数都是合适的。而统计分析结果表明,采用β作为预应力提高系数,有利于把混凝土矩形和T 形梁的抗剪强度表达式统一起来。因此,表达式选用β为提高系数的参数。
图2 PPC T梁V s c /fct bh 0与β′的关系
1.4 纵向配筋率的影响(p=100μ)
纵向钢筋对斜截面抗剪起梢栓作用外,还对斜裂缝向下翼缘扩展起约束作用,间接地影响混凝土的抗剪强度。现行《铁路桥规》的抗剪强度公式对纵向配筋率的影响(p=100μ) 采用(2+p) 线性增加的关系式。根据收集的试验资料,对剪跨比1.33~3.0的RC 无箍筋矩形梁试验数据,
s
按照V c /fct bh 0与(k+p) 关系进行回归分析,结果表明,41片m=3试验数据求得k=2.07,而m=1.33~3.0五组试验数据求得k 平均值为2.6,k 值为2.0~2.6左右。西南交大专题分析时仍取(2+p) 为参数。 1.5 截面形状的影响
试验表明[2],PPC 无箍筋T 梁抗剪强度比PPC 矩形梁的要高,应考虑受压区翼缘的有利作用。在对PPC T梁混凝土抗剪强度分析时,建议采用α=1+kh′f 2/bh0系数考虑T 梁压区翼缘对抗剪的有利作用。k 值根据PPC T梁与矩形梁资料分析求得k=1,因此分析时取α=1+hf 2/bh0≯1.2。
2 影响箍筋抗剪能力V s 主要参数的分析
试验表明[3],梁斜裂缝出现前,箍筋的应力几乎为零,它对斜裂缝出现时的剪力没有多大影响。当斜裂缝一旦出现,其应力便突然增大,箍筋才发挥作用,除承担部分剪力外,还对斜裂缝的宽度和扩展起约束作用。大多试验表明,有箍筋梁剪力破坏时与主斜裂缝相交的箍筋大都可达到屈服强度f v st ,ρsv f v st 和斜裂缝水平投影长度C 是影响V s 的主要因素。图3表示将西南交大完成的20片PPC T梁(m=3)试验结果,按预应力提高系数β′值分为4组,每组又包括4种不同配箍率(ρsv =0,0.34%,
s
0.44%,0.59%)的试验梁剪力破坏值点绘于以V u /fct (2+p)bh0为纵坐标,以ρsv f v st /fct (2+p)为横坐标的图上。从图可见,预应力度不同的4条直
s v ′
线大致平行,V u 随ρsv f st 的增加而线性增大,随β值增大直线向上提高,这充分说明ρsv f v st 对V s 的提高作用,又说明预应力对V c 的提高作用。为了使C 值具有代表性,现根据收集到的200多片PPC ,PC T梁和矩形梁剪力破坏时的实测值,按C S P /h0=A+Bm线性公式回归统计,求得A=0.35, B=0.4。
(1)
图3 PPC T梁V s u /fct (2+p)bh0与β′和ρsv f v st 的关系
图4表示与《铁路桥规》、文献[3]和文献[7]计算式比较情况,说明式(1)居中更为合理。按上述分析,建议V s 计算式如下
(2)
图4 C p /h0与m 的关系
3 混凝土梁斜截面抗剪强度表达式的选定
现收集到国内外结构混凝土简支梁抗剪强度可利用的试验数据有:(1) RC矩形梁526片;(2) PPC矩形梁133片;(3) PPC T梁212片。其中有西南交大专题组后张PPC T 形截面试验梁44片,并包括4片具有弯起预筋的PPC T梁4片;铁研院、北方交大的先张PPC T形试验梁19片以及重庆交通学院PPCT 形试验梁50余片[9]。PPC T梁试验数据既有较多的后张PPC 梁,也有先张PPC 梁,多数为直线预筋T 梁,也含有弯起预筋的T 梁,具有良好的代表性,为《铁路桥规》修改提供了较全面的试验依据。
根据上述对影响混凝土梁抗剪强度主要因素的分析,在对所做试验的结果及所收集到的国内外试验数据进行综合分析研究时,对混凝土简支梁斜截面抗剪强度推荐采用统一的表达式
(3)
(4)
式中:C 为待定系数,对大量试验数据统计回归求得,并根据验算可靠度指标来最后选定;m 为计算截面处的剪跨比,m=MV /Vm h 0或m=a/h0,当m>3时,取m=3;m<1时,取m=1;p=100ρ,ρ为斜截面处受拉纵向主筋的配筋率,ρ=(ap +apb="" +as="" )/bh0,当p="">3时,取p=3;β 为考虑预应力影响的提高系数,β=1+M0/M=1+λ≤2;α为考虑T 形截面受压区翼缘有利作用系数,α=1+h2f /bh0≯1.2;V s 为斜截面上箍筋承担的抗剪能力,采用式(2),则有
(5)
现采用推荐的表达式(4)和式(5),分别为RC 矩形梁、PPC 矩形梁和
PPC T梁3组试验数据,并按无箍筋梁、有箍筋梁、无箍+有箍梁综合等3种情况进行回归统计分析,求出相应的C 值。同时求出V s c /vj c 的平均值c 、标准差σc 和变异系数c vc ,又按V j u =Vc +Vs ,求出V s u /Vj u 的平均值
u
、标准差σu ,及变异系数c uc 。对所有试验数据按剪跨比m>3取m=3
限制条件进行回归统计,结果列于表1。
从表可知,C=0.42~0.44,3组梁C 值基本相当。
如果以无箍+有箍梁综合等情况为准,混凝土梁混凝土抗剪强度回归统一表达式和具有95%保证率表达式为
(6) (7)
按照建议的回归公式及其统计参数,应用可靠性理论的分位值法对铁路RC 和PC 标准设计梁(RC梁L p =8 m ,12 m ,16 m ;PC 梁L p =16 m ,
[9]
20 m ,24 m ,32 m) 抗剪强度可靠指标进行了校准,其危险截面的可靠指标β值,RC 梁β=2.84~3.91, =3.47,PC梁β=3.25~3.59,=3.44。计算结果表明,采用回归式可靠指标低于新《铁路桥规》目标可靠指标βmon =5.2的要求。因此,建议采用具有95%保证率的V c0.05公式,基本可以满足目标可靠指标的要求。
4 新《铁路桥规》混凝土简支梁抗剪强度建议式
西南交大与铁研院、北方交大两专题组分别提出了斜截面抗剪强度建议式,表达式虽不同,而在选取影响抗剪强度的主要参数上基本一致。两专题组通过讨论研究认为,抗剪强度计算表达式应是对混凝土梁均能适用的统一表达式为好,参数形式宜简单些。
以西南交大所推荐的统一表达式为基础,V c 表达式中宜适当降低配筋率p 的影响,对通常配筋情况建议将(2+p) 改为(2+0.7p) ,西南交大专题组根据试验结果以及收集的国内外数据,重新回归分析,并为新《铁路桥规》抗剪强度计算提出建议公式。
建议的混凝土梁斜截面抗剪强度表达式可写为
(8)
V s 仍采用式(2),则
(9)
现按照建议式(8)和式(9),根据试验结果和所收集的国内外数据重新分析计算。仍分别对RC 矩形梁、PPC 矩形梁和PPC T梁的试验数据,按无箍筋、有箍筋和无箍+有箍综合等种情况进行回归统计,求得相应
C 值,同时求出V s c /Vj c 平均值c ,标准差σc 和变异系数c vc 及V s u /Vj u 的平均值u ,标准差σu 和变异系数c vu ,所得结果也列于表1。
从表1可知,C 值回归计算求得结果为C=0.50~0.55,3组梁C 值也基本相同,可取C=0.5。对全部试验数据,综合回归统计c =1.042,σc =0.247,c vc =0.235。则斜截面抗剪强度建议公式回归表达式和具有95%保证率的公式可写为
(10) (11)
现将全部试验数据点绘在以剪跨比m 为x 轴,V c /(2+0.7p)fct bh 0βα为y 轴的坐标图上(图5) ,同时将回归式(式10) 和具有95%保证率表达式(式11) 也绘于图上。从图可知,具有95%保证率表达式基本接近该试验点下限值。
s
图5 试验梁V s c /(2+0.7p)fct bh 0βα与m 的关系
根据可靠指标的要求,V c 应采用具有95%保证率的公式,新《铁路桥规》混凝土简支梁抗剪强度建议计算公式则为下式
(12)
上述建议公式已被正式纳入新的《铁路桥涵规范(上册) 》送审稿中。
5 结 论
(1) 通过回归计算与分析,并考虑要把混凝土矩形、T 形梁V c 表达式统一起来,推荐V c 选用(4)与式(8)为表达式。
(2) 文中通过200多片PPC 和PC T梁资料分析,提出了箍筋抗剪能力V s 的计算公式(式2) 。
(3) 通过对专题组试验结果和国内外871片梁试验数据回归统计和综合分析,提出了混凝土简支梁抗剪强度统一表达式(式(9)),为《铁路桥规》修改提供了依据。
考虑到铁路混凝土梁可靠指标的要求,提出了混凝土简支梁抗剪强度建议公式(式(12))。并被纳入新的《铁路桥涵设计规范(上册) 》(送审稿) 中。
范文三:混凝土双向受弯构件的抗剪强度
混凝土双向受弯构件的抗剪强度
.由于烈向受弯陶什截面上中性轴的位置随着茼载的作方向,大
小及构件本身的截面形状,尺寸,配筋率等田素的变化而变化:一收情况下,构件挠度增
长的方向与荷载的作用方向不在同一平面内,因此,对于般向受弯构件抗剪强度的研究就
远较单向受弯情况复杂.本文在试验研究的基础上,对钢筋混凝土圾向受弯构件抗剪强度
的计算作了初步的探讨.
二,基本假定
(1),破坏截面剪压区混凝土的剪应力和乐席力为均匀分布,且剪应力方向与荷载作
用方向平行.
(2),通过临界斜裂缝的箍筋在梁到达极限承载能力时均能屈服.
(3),上卜两侧面上临界斜裂缝在底边上的投影长度的平均值与单向受弯构件临界斜
裂缝的水平投影K度相等.
(4),忽略临界斜裂缝面上的骨料喷合作用和纵筋销栓作用.
{5),忽略般向受弯中微小扭矩的影响.
{6),纵筋和箍筋都按理想弹塑性.科考虑.
三,基本方程
L,),平衡方程
对处丁极限平衡状态的钢筋混凝投向受弯简支粱,取其l临界斜裂缝以上的部分作
为脱离体进行分析,如l所示根据示的受力情况羊Il坐标体,可得如F平衡方程:
?or_一s一一,,??sin
?,=0rcosfl},..,.=Icosfl:
?Z=0盯一=盯.
Z-=0盯y一-,;},
?=o盯+Isin=盯Aba+f二cL5J
式士,.
为临界斜裂缝顶韶剪压_x混凝面积:,Y为临界斜裂缝顶部剪压涮凝十
卣移】的形心坐标:盯,r分别为临界斜裂缝顶部剪压区混凝土的平均压应力千l1剪戍
力c为上F两倒面上临界斜裂缝在卜J蔑边线上投影长度之和的一.#:c为底面临界斜裂
/,:1,
缝住底边线上的投影长度;,?.!为截面上受拉纵筋的总面积:盯为截面受
X
P
‘,
B,.
,一,
鞋
168
拉纵筋的_平均府力:厂为纵筋的橱暇强度:/分别为箍筋截面糨,嘣暇强扁l箍
筋间距:F为桨的斜截面抗剪强度:B为荷载斜弯角:a为剪跨长度(即荷载作剑支
帕离’:乜ho分圳表示矩形馘两粱为白效宽度手fJ有效高度(如图ic昕),由式确
王三:
,=l,:l
?一?
60_一
方(1),(j)中有A,,r,,【,,c,c,,等九个术挺,却只
有五个平衡方程,还不能求解.
2,几何方程
般向受弯矩形截面梁在发生斜截面破坏时,剪压区的形状可能是三
角形或梯形,它与
荷载的作用方向等因素有关,如图2阴影部分所示.根据儿何学可知
只要几何形状一
定,其面积与形心c(,)之间就有唯一确定的关系.
,1
Y
X
(0,y)
y
x
(,0)
Y
当剪压区混疆土为三角形时(如图2(a)),
9.
=(6)
当剪压区混凝土为梯形时,如图2(b),(c)所示.对于图2(b)的情形.根据
梯形的面
积与形心坐标计算式可导出:
/【.+一(6a)八一jc副
坐标=(‘];=()
对于图2(c)的情形,其推导过程与图2(b)所示情形完全相同.
f二),临界斜裂缝的水平投影长度
戈.双向受弯构件临界斜裂缝的水平投影K度问题.目前国内外还没有现成的资料,单向
受弯情况的资料也较少.这里建议采川蒋大骅教授所提出的单向受弯情况下临界斜裂缝水
_平投影K度的计算公式1来计算叔向受弯情况F两侧面临界斜裂缝的水平投影长度的平均
lFI学增I9Y6斗
值其计算公式为:
三:0.9+O3j
掘爱}汁尊搿晌讨站来’』1嘘_实潮l结果比较接近,媳.锋矗比昀
均馥为D9l:.均疗羊00t7,离散豸数为0052,详丧】叮,}睛较
底而帮裂缝底边线上的投彩K度c可通过平衡方米确定.
{四),凝f.的剪厅三破坏准则
临羿斜裂缝』二剪压区混凝总是姓j复合庵力状态,一方面受到水平方向的麻力
的作.另方面受到剪麻力f的作崩.此外,由粱顶集中荷载的作用,在荷载作
豫点方及附近混凝十还受到垂直乐内力盯.的作用.
处r剪压复合受力r的混凝十:强度准则可八面体应力表示:
+c:D
{:{:
式中C,D为系数.为混凝士的棱柱体抗压强度
若按照Bresler的八面体强度准则:
+1.16:0.086
{c{:
根据八面体应力盯8,8与直角坐标应力分量盯,盯,r之问的关系,可将强度准则
转化为:
r
{:
在以上各式中.仃,盯,r为压应力时,需用负值代入.
忽略垂直压应力盯的影响f即取盯:0):并考虑到试件的试验,l艺等与结构中
混凝士的实际情况的差异,试件混凝土的强度应乘以修正系数,以近似地反映结构中的混
凝十轴压强度,根据规范,对试件的强度修正系数取为0.88.
根据试验测定,在破坏前夕.构件剪压区混凝土的轴向压应变均能达到极限应变,冈
此.可假定极限破坏时构件剪压区混凝十的轴向压应力盯可达到轴压强度,
盯=O88,囡此,由式(8)可得在平衡方程中,用盯.f分荆代表盯,f即:
盯,=0,88(8a)
r=0.12(9)
四,理论计算与试验结果的对比分析
根据己知数据,可首先由方稗(1,(21(7)(8a),(9)可求出斜裂缝投影长度c
l7【学》增fu1996年
,
凝J.应力和r:然解组便町求得构件的抗剪强度再计算值与实测值
的比较见表1,从中可以看出阿者符台良好斜截面抗剪强度的实测值略大于计算值.其
原冈_}=要台理论计算模式中忽略了纵筋的销栓作用以及临界斜裂缝面上的骨料咬合作
州
《”
(2)
3)
4I
表1实测结果与计算结果的对比
i票抗剪强度(KN)斜裂缝投影长(m)
Jl.f实铡值c计算值’J婪侧值I计算值
B1lL52593781.23248269092
B284.O08576O.98454468097
B3l27.50107861.18245281087
B4Ill50I34670.83420482087
B5l525OI6922O.90366387095
B677j08972D.86314336093
B7970074451.30241256094
B8128.O0108441.18250282089
B986O078951,O9190226084
Bl0575O606T0932032l5094
Bl1l03.j0l23.360843513471.Ol
Bl2143.0013O.24l102382730.87
104=092
.=016o0O5
C015C005
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MDKot.,OS.ShearFailui-eofRelIlfOI-CedCohereteBeams.EngStrucLI9
87:(9)’32
38
范文四:塑性混凝土抗剪强度试验研究
塑性混凝土抗剪强度试验研究
张 鹏李清富,
( 郑州大学水利与环境学院, 河南 郑州 ) 450001
关键词: 塑 性 混 凝 土 ; 抗 剪 强 度 ; 直 剪 试 验 ; 影 响 因 素
摘 要: 为 了 探 讨 塑 性 混 凝 土 抗 剪 强 度 的 影 响 因 素 , 采 用 直 接 剪 切 的 试 验 方 法 , 测 得 了 塑 性 混 凝 土 抗 剪 强 度 参 数
粘 聚 力 和 内 摩 擦 角 在 大 量 试 验 的 基 础 上 对 各 组 成 材 料 对 塑 性 混 凝 土 抗 剪 强 度 的 影 响 进 行 了 详 细 的 分 析 得 出( ) 。, ,
了 各 因 素 对 塑 性 混 凝 土 抗 剪 强 度 的 影 响 规 徇 结 果 表 明 减 小 水 胶 比 及 粘 土 和 膨 润 土 的 用 量 增 加 水 泥 用 量 同 时 。 , , ,
在 满 足 其 他 性 能 指 标 的 前 提 下 适 当 减 小 粉 煤 灰 和 外 加 剂 的 掺 量 可 以 提 高 塑 性 混 凝 土 的 抗 剪 强 度 , , 。
Exper imental Resear ch on Shear Str ength of Plastic Concr ete
Zhang Peng, Li Qingfu
(College of Water Conservancy & Environmental Engineering, Zhengzhou University, Zhengzhou Henan 450001)
Key Wor ds: plastic concrete; shear strength; direct shear test; affecting factor
Abstr act: In order to explore the affecting factors of shear strength of plastic concrete, the test method of direct shearing
was used to gain the parameters of shear strength of plastic concrete (cohesion force and internal friction angle). On the
basis of the plenty of experiments, this paper analyzes the affecting factors of shear strength of plastic concrete in detail
aiming at the raw materials of plastic concrete and the affecting law of each factor on shear strength was drawn. The re-
sults indicated that the reduction of water cement ratio and the dosage of clay and bentonite and the increase of cement
volume can enhance shear strength of plastic concrete, meanwhile under the conditions of satisfying the other property
indexes, the dosage of coal ash and admixture could be decreased properly.
中图分类号文献标识码: TU411.4; TV441.34 : A
塑 性 混 凝 土 是 丐 纨 年 代 中 期 开 发 出 的 一 种 介 于20 90 1 塑性混凝土抗剪强度测试方法 土 不 普 通 混 凝 土 之 间 的 柔 性 工 程 材 料 它 是 由 水 泥 水 粘 , 、 、 试验所用原材料 土 膨 润 土 石 子 砂 等 经 搅 拌 凝 结 而 成 的 为 了 改 善 塑 性 混 、、、、。1.1
水 泥 采 用 郑 州 市 龙 岗 水 泥 厂 生 产 的 袋 装 普 通 硅 酸 盐 凝 土 的 特 性 和 节 约 水 泥 有 时 也 掺 加 粉 煤 灰 外 加 剂 等 不 普 , 、。
通 混 凝 土 相 比 塑 性 混 凝 土 具 有 弹 性 模 量 低 极 限 应 变 大 能 , 、、强 度 等 级 水 泥 粘 土 采 用 三 门 峡 槐 朳 黄 河 提 水 工 程32.5 MPa 。 适 应 较 大 变 形 抗 渗 性 能 好 等 特 点 因 此 塑 性 混 凝 土 被 广 泛 、, , 西 段 村 水 库 坝 基 右 岸 边 坡 粉 质 粘 土 其 颗 粒 分 析 数 据 及 Q, 2 [1- 3]应 用 在 大 坝 防 渗 墙 结 构 及 堤 防 防 渗 加 固 的 连 续 墙 中 于 由 。检 验 结 果 见 表 由 表 分 析 检 验 所 得 结 果 不 文 献可 知 该1, 1 [4],
土 为 粉 质 粘 土 粘 土 经 晒 干 粉 碎 磨 细 过 筛 筛 孔 后 , 、、、( 5 mm) 掺 有 较 多 的 粘 土 和 膨 润 土 塑 性 混 凝 土 的 强 度 一 般 较 低 防 , 。
以 泥 浆 的 形 式 掺 入 砂 采 用 中 粗 砂 含 泥 量 细 度 模 数。 , 3.4%, 渗 墙 属 于 地 下 隐 蔽 工 程 处 于 三 向 受 力 状 态 在 周 围 土 体 的 , ,
作 用 下 防 渗 墙 在 不 具 有 徆 高 强 度 的 情 况 下 就 能 保 持 良 好 的 的 连 续 级 配 碎 石 粉 煤 灰 采 用级 粉 粗 骨 料 为 3.2。5~20 mm 。?工 作 性 能 但 是 如 果 防 渗 墙 在 地 下 受 到 周 围 土 体 力 的 作 用 。 , 煤 灰 膨 润 土 为 信 阳 华 申 膨 润 土 有 限 公 司 生 产 的 钙 基 膨 润。 不 均 匀 就 容 易 发 生 剪 切 破 坏 对 防 渗 墙 的 抵 抗 变 形 能 力 和 , , 土 。外 加 剂 选 用 河 南 建 苑 混 凝 土 外 加 剂 有 限 公 司 生 产 的 建 4
引 气 减 水 剂 掺 量 为 胶 凝 材 料 用 量 的 抗 渗 性 均 有 不 利 影 响 甚 至 会 发 生 严 重 的 强 度 破 坏 因 此 , 0.7%。 , 。 , 塑 性 混 凝 土 必 须 保 证 足 够 的 抗 剪 强 度 加 强 对 塑 性 混 凝 土 。
抗 剪 强 度 的 试 验 研 究 将 会 对 实 际 工 程 中 塑 性 混 凝 土 的 配 , 收稿日期: 2007- 12- 14
合 比 设 计 及 施 工 具 有 重 要 的 指 导 意 义 本 文 在 大 量 试 验 的 基 。基金项目河 南 省 高 校 创 新 人 才 基 金 项 目 : ( 2005)
作者简介张 鹏 男 河 南 方 城 人 博 士 主 要 从 事 工 程 础 上 对 塑 性 混 凝 土 抗 剪 强 度 的 试 验 方 法 及 其 影 响 因 素 进 行 : ( 1978— ) , , , , ,
构 材 料 研 究结. 了 探 讨 。
Water Power Vol.34. No.8
2008 8 年 月 水 力 发 电 设计与施工
试件的规格与养护 土 是 由 水 泥 粘 土 膨 润 土 石 子 砂 和 水 组 成 这 些 原 材 料 的、、、、, 1.2 种 类 和 用 量 对 塑 性 混 凝 土 的 抗 剪 强 度 有 不 同 程 度 的 影 响 本 。本 试 验 塑 性 混 凝 土 抗 剪 强 度 的 测 试 采 用 150 mm×150 !
文 做 了 大 量 的 试 验 对 影 响 塑 性 混 凝 土 抗 剪 强 度 的 因 素 进 行 的 囿 柱 体 试 件 试 验 共 配 制 了 种 配 合 比 的 试 件 各 配 , mm , 12 (
分 析 并 得 出 了 各 影 响 因 素 的 影 响 规 徇 不方案 其中方案 , 。 2~7, , M1- 2 M4- 1、M5- 1、M6- 1 合比参数见表
配 比 相 同 每 组 试 件 块 试 件 的 养 护 条 件 为 刚 成 型后的 ) , 4 。: 水胶比的影响 2.1
带 模 试 件 用 塑 料 薄 膜 覆 盖 防 止 水 分 蒸 发 并 在 的 当 骨 料 性 能 一 定 时 塑 性 混 凝 土 抗 剪 强 度 随 着 胶 凝 体 和 , , ( 20?5 ) ?,
骨 料 之 间 的 粘 结 强 度 的 提 高 而 提 高 胶 凝 体 的 孔 隒 率 及 孔 隒 室 内 静 置 养 然 后 拆 模 拆 模 后 的 试 件 立 即 放 入 标 准 , 48 h , ,
结 构 特 征 是 影 响 胶 凝 体 抗 剪 强 度 的 主 要 因 素 丏 主 要 受 塑 性 护 室 中 养 护 养 护 室 内 温 度 为 用 相 对 湿 度 采 , , 20?, 95% ,
混 凝 土 拌 和 物 水 胶 比 的 影 响 塑 性 混 凝 土 抗 剪 强 度 不 水 胶 比 型 标 准 养 护 室 全 自 动 控 温 控 湿 设 备 进 行 温 湿 度 。FHBS- 60
控 制 。 的 关 系 类 似 于 普 通 混 凝 土 抗 剪 强 度 不 水 灰 比 的 关 系 即 抗 剪 ,
强 度 随 水 胶 比 的 增 大 而 降 低 其 内 摩 擦 角 随 着 水 胶 比 的 增 大 , 抗剪强度测试方法 1.3
而 增 大 见 表 ( 2) 。 塑 性 混 凝 土 中 掺 加 了 大 量 粘 土 在 承 受 围 压 时 可 能 会 发,
水泥的影响 生 剪 切 破 坏 , 因 此 可 以 采 用 粘 聚 力 和 内 摩 擦 角 这 两 个 抗 剪 强 2.2
水 泥 用 量 对 塑 性 混 凝 土 抗 剪 强 度 影 响 徆 大 提 高 水 泥 用 度 参 数 来 描 述 其 抗 剪 强 度 直 接 剪 切 试 验 一 组 个 试 样 在, 。 4 ,
量 可 提 高 胶 凝 体 的 抗 剪 强 度 相 应 地 可 提 高 塑 性 混 凝 土 的 抗 种 不 同 的 垂 直 压 力 下 施 加 水 平 剪 切 力 进 行 剪 切 其 中 一, 4 , ,
剪 强 度 高 标 号 水 泥 的 塑 性 混 凝 土 强 度 增 长 率 高 于 弹 性 模 量 。个 垂 直 压 力 相当于现场预期的最大压力一个垂直压力大于 P,
增 长 率 因 此 使 用 高 标 号 水 泥 对 于 塑 性 混 凝 土 强 度 的 提 高 , , 若其 他 垂 直 压 力 均 小 于各 个 垂 直 压 力 可 一 次 轻 轻 施 加 P, P。, [6] 的水泥用量对塑性混凝土 抗 塑 性 混 凝 土 质 地 松 软 也 可 分 级 施 加 以 防 试 样 挤 出 求 得 破 。28 d和弹性模量的降低是有利, ,
时 的 剪 应 力 然 后 根 据 库 仑 定 徇 确 定 内 摩 擦 角 和 粘 聚 力 剪 强 度 的 影 响 见 表 可 知 塑 性 混 凝 土 的 抗 剪 强 度 从 表 , 。 3, 3 , 坏
[4]随 着 水 泥 用 量 的 增 加 而 增 大 其 内 摩 擦 角 随 着 水 泥 用 量 的 增 直 接 剪 切 试 验 分 为 快 剪 固 结 快 剪 和 慢 剪 种 试 验 方 法 塑 , 、3 ,
加 而 减 小 。 混 凝 土 采 用 饱 和 快 剪 试 验 方 法 用 应 变 控 制 式 直 剪 仪 测 试 , 性
剪 强 度 在 剪 切 试 验 前 要 对 试 样 按 照 文 献的 方 法 进 行 真 。[5]抗粘土和膨润土的影响 2.3
饱 和 然 后 按 照 文 献的 方 法 进 行 剪 切 试 验 试 件 剪 切 完 , [4]。 空塑 性 混 凝 土 的 凝 结 硬 化 过 程 是 塑 化 不 固 化 的 统 一 “”“”
后 取 出 试 样 并 测 定 剪 切 面 附 近 塑 性 混 凝 土 的 含 水 率 试 , 。 发 展 过 程 随 着 龄 期 的 增 长 固 化 也 随 之 增 强 粘 土 是 塑 性 成, “”。
结 束 后 按 照 文 献的 方 法 进 行 计 算 和 作 图 求 出 塑 性 混 , [4], 验混 凝 土 的 主 要 组 分 之 一 它 是 由 粘 土 矿 物 组 成 的 其 中 影 响 , ,
土 的 抗 剪 强 度 。 凝最 大 的 是 蒙 脱 石 和 高 岭 石 这 些 吸 水 性 强 的 粘 土 矿 物 遇 水 膨 。
胀 会 导 致 塑 性 混 凝 土 的 抗 剪 强 度 降 低 即 所 谓 塑 性 化 作 , , “”2 塑性混凝土抗剪强度的影响因素分析 用 粘 土 掺 量 不 是 影 响 塑 性 混 凝 土 抗 剪 强 度 的 主 要 因 素 但 。 , 是 经 过 大 量 试 验 还 是 能 看 出 随 着 粘 土 掺 量 的 增 加 塑 性 混影 响 塑 性 混 凝 土 抗 剪 强 度 的 因 素 有 多 个 方 面 塑 性 混 凝, , 。
粘土颗粒分析数据及检验结果 表 1
某 粒 径 范 围 含 量 检 测 值( mm) /% 粒 径/mm 0.059 2 0.042 5 0.021 1 0.009 5 0.006 9 0.005 0.002 9 0.001 5 >0.05 0.05~0.005 <0.005>0.005><0.002 小="" 于="" 该="" 粒="" 径="" 的="" 92="" 88.8="" 66.6="" 40.7="" 32.8="" 25.9="" 18="" 9="" 9.0="" 65.0="" 26.0="" 12.5="" 土="" 质="" 量="" 百="" 分="" 数/%="">0.002>
表 水胶比对塑性混凝土 抗剪强度的影响2 28 d
3 塑 性 混 凝 土 各 材 料 用 量抗 剪 强 度1 m/kg 28 d 方 案 水 胶 比 水 泥 膨 润 土 粘 土 石 子 砂 水 C/kPa /()? !M1- 1 0.81 120 50 310 790 700 350 360 41.3 M1- 2 0.84 120 50 270 740 650 370 258 48.9 M1- 3 0.97 120 50 190 730 640 350 148 60.5
表 水泥用量对塑性混凝土 抗剪强度的影响3 28 d
3 抗 剪 强 度塑 性 混 凝 土 各 材 料 用 量 28 d 1 m/kg 方 案 水 泥 膨 润 土 粘 土 石 子 砂 水 C/kPa /()? !M2- 1 80 20 280 730 640 450 245 42 M2- 2 100 50 210 756 684 400 310 37 M2- 3 120 20 280 710 620 450 333 32.5
Water Power Vol.34. No.8
, : 34 8 鹏 等 塑 性 混 凝 土 抗 剪 强 度 试 验 研 究 张 第 卷 第 期 设计与施工
表 粘土掺量对塑性混凝土 抗剪强度的影响4 28 d 3 塑 性 混 凝 土 各 材 料 用 量抗 剪 强 度1 m/kg 28 d 方 案 粘 土 膨 润 土 水 泥 石 子 砂 水 C/kPa /()? !
M3- 1 190 50 120 760 680 400 295 34.9
M3- 2 330 50 120 690 610 400 178 44.4
M3- 3 370 50 120 670 590 400 75 51.9
表 膨润土取代全部粘土的塑性混凝土 抗剪强度对比5 28 d
3 抗 剪 强 度塑 性 混 凝 土 各 材 料 用 量 28 d 1 m/kg 方 案 粘 土 膨 润 土 水 泥 石 子 砂 水 C/kPa /()? !
M4- 1 270 50 120 740 650 370 258 48.9
M4- 2 0 320 120 670 590 500 81 55.9
表 粉煤灰取代部分粘土的塑性混凝土 抗剪强度对比6 28 d
3 塑性混凝土各材料用量抗 剪 强 度1 m/kg 28 d 方 案 粉 煤 灰 膨 润 土 粘 土 水 泥 石 子 砂 水 C/kPa /()? !
M5- 1 0 50 270 120 740 650 370 258 48.9
M5- 2 90 50 180 120 740 660 360 186 54.8
表 掺与不掺外加剂的塑性混凝土 抗剪强度对比7 28 d
3 塑 性 混 凝 土 各 材 料 用 量抗 剪 强 度1 m/kg 28 d 方 案 外 加 剂 膨 润 土 粘 土 水 泥 石 子 砂 水 C/kPa !/(?) M6- 1 0 50 270 120 740 650 370 258 48.9 M6- 2 3.5 50 330 120 700 620 380 165 50.5
粒起 着 骨 架 和 填 充 的 作 用 其 用 量 一 般 都 较 大 骨 料 的 强 度 凝 土 的 抗 剪 强 度 有 减 小 的 趋 势 见 表 、 , 。( 4) 。
塑 性 混 凝 土 中 掺 加 膨 润 土 主 要 是 用 于 改 善 其 弹 性 模 量 径 表 面 特 征 颗 粒 形 状 级 配 有 害 杂 质 含 量 及 含 泥 量 对 塑 , 、、、、
[9]但 随 着 膨 润 土 的 掺 入 塑 性 混 凝 土 的 强 度 有 徆 大 损 失 膨 润 , 。 性 混 凝 土 强 度 都 会 造 成影响由于塑性混凝土中掺有大量粘 。
土 取 代 全 部 粘 土 的 塑 性 混 凝 土 抗 剪 强 度 对 比 见 表 由 表 5。 5 土 其 各 种 强 度 都 徆 低 当 塑 性 混 凝 土 发 生 剪 切 破 坏 时 骨 料 , , , 可 以 看 出 当 粘 土 全 部 由 膨 润 土 代 替 后 塑 性 混 凝 土 的 本 身 一 般 未 被 剪 坏 因 而 骨 料 本 身 的 强 度 对 塑 性 混 凝 土 的 , , 28 d , ,
抗 剪 强 度 有 明 显 降 低 内 摩 擦 角 增 大 抗 剪 强 度 影 响 不 大 但 比 表 面 积 较 大 的 骨 料 以 及 粒 径 较 小 的 , 。 。
骨 料 界 面 粘 结 强 度 较 高 丏 界 面 区 受 力 较 均 匀 骨 料 下 部 形 , , 粉煤灰的影响 2.4
成 的 孔 隒 较 小 较 少 同 时 在 界 面 区 由 于 水 泥 石 的 硬 化 收 缩 、, 品 质 如 细 度 化 学 成 分 烧 失 量 等 好 的 粉 煤 灰 掺 入 塑( 、、)
产 生 的 裂 缝 也 较 小 较 少 这 些 都 对 提 高 塑 性 混 凝 土 抗 剪 强 、, 性 混 凝 土 , 会 使 其 抗 压 强 度 有 徆 大 提 高 , 但 是 对 于 塑 性 混 凝
度 有 利 。 土 抗 剪 强 度 的 提 高 却 没 有 帮 助 甚 至 会 使 抗 剪 强 度 降 低 保 , 。
持 其 他 原 材 料 不 变 将 粘 土 用 量 的 用 粉 煤 灰 代 替 则 塑 , 30%, 3 结 语 性 混 凝 土 的 抗 剪 强 度 比 基 准 塑 性 混 凝 土 要 低 内 摩 擦 角 增 大 , 见 表 ( 6) 。 由 于 塑 性 混 凝 土 既 不 同 于 粘 土 又 不 同 于 普 通 的 混 凝 ,
而 我 国 目 前 又 没 有 与 门 针 对 塑 性 混 凝 土 的 试 验 规 程 因, 外加剂的影响 土 , 2.5
引 气 型 减 水 剂 同 时 具 有 引 气 剂 和 减 水 剂 的 作 用 由 于 减 。而 在 进 行 塑 性 混 凝 土 抗 剪 试 验 时 只 能 参 考 现 有 规 范 , 而 不 能 水 剂 能 够 减 少 拌 和 用 水 量 降 低 塑 性 混 凝 土 的 水 胶 比 从 而 完 全 按 照 文 献和 文 献的 方 法 做 本 文 在 进 行 大 量 试 验 的 , , [1][2]。减 少 塑 性 混 凝 土 的 微 细 孔 增 加 了 塑 性 混 凝 土 的 密 实 度 因 基 础 上 对 影 响 塑 性 混 凝 土 抗 剪 强 度 的 各 原 材 料 因 素 进 行 了 , , ,
而 将 会 提 高 塑 性 混 凝 土 的 强 度 但 引 气 型 减 水 剂 掺 入 混 凝 土 详 细 的 分 析 得 出 的 结 论 是 为 了 提 高 塑 性 混 凝 土 的 抗 剪 强 , , :
后 会 产 生 一 定 量 的 微 小 气 泡 这 些 气 泡 能 改 善 混 凝 土 的 和 度 要 尽 量 减 少 用 水 量 即 采 用 较 小 的 水 胶 比 在 保 证 弹 性 模 , , , , , 易 性 提 高 其 抗 冻 抗 渗 防 腐 性 能 和 降 低 碳 化 深 度 等 但 也 量 要 求 的 前 提 下 适 当 减 少 粘 土 和 膨 润 土 掺 量 增 加 水 泥 用 , 、、, 、
[7, 8]会 降 低 混 凝 土 的 强 度本 试 验 所 用 的 引 气 减 水 剂 的 掺 入 并 采 用 高 标 号 水 泥 同 时 在 满 足 塑 性 混 凝 土 其 他 工 作 性 。 , , , , 量
能 的 前 提 条 件 下 最 好 减 少 粉 煤 灰 和 外 加 剂 的 掺 量 此 外 还 使 塑 性 混 凝 土 的 抗 剪 强 度 有 所 下 降 见 表 , , , ( 7) 。
应 控 制 骨 料 的 级 配 最 大 粒 径 含 泥 量 等 参 数 本 文 的 成 果 对 、、。骨料的影响 2.6
今 后 塑 性 混 凝 土 设 计 施 工 等 方 面 具 有 一 下 转 第 页 、( 24 ) 塑 性 混 凝 土 的 主 要 组 成 部 分 是 骨 料 它 在 塑 性 混 凝 土 中,
Water Power Vol.34. No.8
2008 8 年 月 水 力 发 电 设计与施工
碾 压 式 土 石 坝 设 计 规 范 中 表 规 定 SL274—2001《》8.3.10 : 在 非 常 运 行 条 件 下 土 石 坝 最 小 安 全 系 数 为 结 果 1.30 。F= S 所以胜利水库主坝段的土工膜防渗结构是稳定的 1.59>1.30, 。 5 结 论 由 式 和 式 联 立 可 以 计 算 水 库 水 位 骤 降 情 况 下( 1) ( 6) ( 9) 上 垫 层 在 非 粘 性 条 件 下 坝 体 土 工 膜 防 渗 结 构 的 抗 滑 稳 定 安
全 系 数 。 图 的受力分析3 EDC 坝在 水 库 水 位 骤 降 情 况 下 用 传 统 方 法 计 算 胜 利 水 库 ( 2) ( 8) τ=Ntgφ 222体 土 工 膜 防 渗 结 构 的 抗 滑 稳 定 安 全 系 数 得 到 的 数 据 是, [wcosα+psin(α- α)- U]tgφ22122 F= = S方用 折 线 法 计 算 得 到 的 数 据 是 由 此 可 见 传 统 1.47; , 1.59。 , wsinα+pcos(α- α) 2212法 偏 安 全 。 [γvcosα+psin(α- α)- U]tgφ EDC2122 ( 9) 和 以 及 上 在 运 用 折 线 法 的 过 程 中 应 设 不 同 的 ( 3) , αα1 2 (γv+γv)sinα+pcos(α- α) FDCsatEDF2123 水 位 分 别 计 算 出 它 们 的 安 全 系 数 其 中 最 小 值 就 是 所 求, , 游式 中 为 上 垫 层 的 内 摩 擦 角 为 浮 重 度 , φ, ;? γ, kN/m。 2
的 安 全 系 数 , 对 应 的 面 就 是 最 危 险 的 滑 动 面 。 4 算 例 参考文献 :
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可 能 对 影 响 塑 性 混 凝 土 强 度 的 某 些 方 面 未 能 考 虑 周 全 这 将 , 图 胜利水库主坝土工膜防渗结构稳定计算示意4 。 有待于在以后的研究中进一步完善
1 0.75 解 : tgα= , α=18.4;? cosα= =0.948 8, L=0.79 m; 111ED参考文献: 3 L ED 13.2 13.2sinα= =0.315 6, L=41.825 m; sinα= 李 清 富 张 鹏 张 保 雷塑 性 混 凝 土 弹 性 模 量 的 试 验 研 究水[1] =0.315 6, , , . [J]. 1 AD 1 L L ADEB力 发 电 , 2005, 31( 3) : 30- 32. 0.75(L+L) 2EBADL=10.139 m; S= =19.49 m。 EBABED曹 洪 亮 张 鹏 李 清 富 三 门 峡 槐 扒 水 库 大 坝 塑 性 混 凝 土 防 渗 , , . 2 [2]
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Water Power Vol.34. No.8
范文五:混凝土空心砌块砌体抗震抗剪强度
摘 要:针对现行《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)和《砌体结构设计规范》(GB 50003-2001)中关于混凝土空心砌块砌体抗震抗剪设计强度取值上存在的问题,在砌体剪压破坏区理论的基础上,结合中国已有58片混凝土砌块砌体墙的剪压试验结果,提出了具有下降段的剪压复合作用下混凝土空心砌块砌体抗震抗剪强度平均值曲线公式,并推导出具有可靠度保证的混凝土砌块砌体抗震抗剪强度设计值公式。与现行规范相比,提出的抗震抗剪强度设计值公式不仅解决了现行规范间的不统一,而且较好的实现了剪压复合作用下混凝土空心砌块砌体剪摩、剪压和斜压3类破坏形态的模拟,避免了现行规范中混凝土砌块砌体抗震抗剪设计强度取值的不合理和不安全,可运用于高层配筋砌块砌体结构设计。
关键词:剪压复合作用;混凝土空心砌块砌体;抗震抗剪强度;下降段;破坏形态
中图分类号:TU398 文献标志码:A 文章编号:16744764(2012)05000105
随着竖向压应力σy的增加,混凝土空心砌块砌体的剪切破坏依次表现为剪摩、剪压和斜压3类破坏形态[15],如图1所示,而与之对应的分别是库仑、主拉应力和主压应力理论[1, 612],如图2所示。但是,中国现行《砌体结构设计规范》[13](简称砌体规范)和《建筑抗震设计规范》[14](简称抗震规范)对混凝土空心砌块砌体的静力和抗震抗剪强度采用了各自不同形式的库仑理论公式,两者不仅在计算方法上不统一,而且在可靠度的取值上也与相对成熟的烧结普通砖砌体相差较大。具体表现在以下几个方面:
〖=D(〗 吕伟荣,等:混凝土空心砌块砌体抗震抗剪强度〖=〗 1)正如图1、2所示,单一的库伦理论公式仅适用于其对应的剪摩破坏,而对于另两类破坏形态,特别是具有明显下降段的斜压破坏,则拟合较差,甚至偏于不安全[1]。
2)如图3所示,尽管现行抗震规范较2001版规范在混凝土空心砌块砌体的抗震抗剪强度计算上进行了调整,但当σ0/fv大于16时,按水平段取值仍不具备下降段,与实际明显不符,不能满足日益增长的高层配筋砌体结构设计[1516]的要求。
3)以MU10、M75的烧结普通砖砌体和MU10、Mb7.5的混凝土砌块砌体为例(取永久荷载分项系数γG=1.2),如图3所示,对于国内试验数据相对较多,运用也较为成熟的烧结普通砖砌体,其静力抗剪强度曲线①普遍高于抗震抗剪强度曲线③;而对实验数据相对较少的混凝土空心砌块砌体,其静力抗剪强度曲线②普遍低于抗震抗剪强度曲线④。两本规范对于这两类砌体结构在抗剪强度计算上表现出来的不同规律,值得商榷。
综上所述,现行抗震规范采用库伦理论公式计算混凝土空心砌块砌体的抗震抗剪强度不仅不全面,而且其可靠度也值得质疑。针对以上问题,李晓文[17]、骆万康[18]、蔡勇[8, 12]、梁建国[19]等中国学者均对此进行了系统地研究,并提出了各自的计算公式,但均无法实现对剪摩、剪压和斜压三类破坏形态的全面模拟。
为此,本文作者于2008年提出了砌体剪压破坏区理。该理论认为,既然在多数的砌体剪压试验中剪摩与剪压破坏或剪压与斜压破坏共同出现,不妨将砌体的三类剪压复合破坏分为剪摩剪压破坏区和剪压斜压破坏区,通过引入权函数,推导出相应的砌体静力与动力抗剪强度简化公式[11]:
其中A、B及a需根据试验结果确定。在文[11]中,尽管也曾提出了混凝土空心砌块砌体的抗震抗剪强度公式,但该公式中A、B及a等参数的确定仅仅是在其静力抗剪强度公式的基础上,简单的对其曲线峰值折减15%得到,缺乏试验支持。
因此,本文将基于砌体剪压破坏区理论,引入近年来收集到的中国58片混凝土砌块砌体墙的剪压试验结果[19],在保证可靠度的基础上,运用曲线拟合方法,确定式(1)的3个参数,提出了剪压复合作用下混凝土砌块砌体抗震抗剪强度设计值全曲线公式,解决了现行砌体和抗震规范中存在不合理和不安全的问题。1 剪压复合作用下混凝土空心砌块砌体的抗剪强度全曲线 砌体剪压破坏区理论简化公式(1)具有下降段,能较全面的模拟砌体剪压破坏全曲线。为此,本文根据图1曲线中相关数学特征,可对公式(1)中的参数A、B及a确定如下:
根据中国现有的58片不同高宽比、不同试件尺寸、不同加载方式的混凝土空心砌块砌体结构试验结果[19],如图4所示,同时参考相关文献研究成果,对剪压复合作用下混凝土空心砌块砌体抗剪强度曲线的关键参数取值如下:
1)曲线峰值点坐标(b, ymax)的取值
如图5所示,对于坐标系统为x=σy/fm、y= fvm/fm的混凝土空心砌块砌体的剪压相关曲线而言,相关文献中横坐标b的取值各不相同:重庆建筑大学骆万康教授(1999年)对于普通粘土砖动力剪切试验回归曲线峰值点取为0502;湖南大学刘桂秋教授(2000年)对于砌体结构统一取为067[10];而对于混凝土而言,其剪压相关曲线峰值坐标为060。综合以上取值,并考虑到动力试验的取值相对偏低,本文建议取为055。
如图4所示,文[19]的试验值与式(6)计算值比值的平均值为1.27,变异系数为0245,两者吻合较好,且式(6)的计算值偏于安全。
同时,与文[19]的公式相比,式(6)的改进在于:1)具有下降段,能全面的反映剪压复合作用下混凝土空心砌块砌体的剪摩、剪压及斜压3个破坏阶段;2)解决了文[19]的计算取值偏于保守的取值,即当σy,m/fv0, m>5,文[19]取值为水平直线。同时,当σy,m/fv0, m>13.1,文[19]的计算取值由于缺乏下降段而导致不安全,无法适用于高层配筋砌块砌体结构。
2 混凝土空心砌块砌体抗震抗剪强度设计值公式2.1 γ的取值
与试验平均值公式取值不同,现行砌体规范中已明确给出了fv0和f的取值,根据砌体规范表322所列的混凝土砌块砌体类型,可计算出γ的范围在(0.015~0.050)之间,平均值为0.026, 2.2 抗震抗剪强度设计公式的确定
根据可靠度理论,砌体的强度设计设计值f与强度平均值fm的关系为:
(8)
如图5所示,本文提出的混凝土空心砌块砌体抗震抗剪强度设计公式(8)与试验平均值公式(5)相比,不仅具有可靠度保障,而且具有与试验曲线及理论分析相同的特征。为方便工程应用,本文对表1中的各种混凝土砌块砌体组合按式(8)的计算结果与现行规范中所采取的公式计算结果进行了对比,部分结果如下图6所示。
图6的计算结果表明:1)本文提出的混凝土空心砌块砌体抗震抗剪强度公式(8)普遍低于现行规范规定的混凝土砌块砌体静力抗剪强度计算值,不仅提高了其抗震可靠度,而且较好的统一、协调了烧结普通砖砌体和混凝土砌块砌体的抗震与静力抗剪强度设计值之间的变化关系。2)不同类型的混凝土砌块砌体按式(8)计算的抗震抗剪强度均在σy=f时趋于0,较好地实现了对砌体剪压相关曲线中3个破坏形态的模拟,避免了现行规范中抗剪强度单调递增的不合理和不安全。3 结论
1)在砌体剪压复合破坏区理论基础上,根据中国已有的58片灌芯砌块砌体墙片试验结果,推导出混凝土砌块砌体的剪压相关性试验值曲线公式(5)。与传统砌块砌体剪压相关曲线相比,该曲线不仅光滑连续,而且具有下降段。
2)通过对式(5)曲线顶点按f=0.42 fm进行折减以及起点、终点的相关处理后,本文推导出具有一定可靠度保证的混凝土空心砌块砌体抗震抗剪强度设计值公式(8)。如图5所示,经式(8)的计算得到的凝土空心砌块砌体抗震抗剪强度设计值不仅低于现行抗震规定的抗震抗剪强度,而且也普遍低于现行规范砌体规定的静力抗剪强度,这表明式(8)不仅满足设计可靠度要求,而且较好的统一、协调了烧结普通砖砌体和混凝土砌块砌体的抗震与静力抗剪强度设计值之间的变化关系。
3)如图6所示,本文提出的混凝土空心砌块砌体抗震抗剪强度设计公式(8)不仅具有下降段,且对于不同类型的砌块砌体组合基本上均在主压应力σy=f时趋于0,较好地实现了对砌体剪压相关曲线中各种破坏形态的模拟,能直接运用于高层砌体结构设计,避免了现行规范中抗剪强度单调递增的不合理和不安全。
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(编辑 胡 玲)doi:10.3969/j.issn.16744764.2012.05.002
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