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超高性能混凝土T形截面梁受剪性能试验研究

丁文胜 汪裕章 聂振林 王涛 杨帅

丁文胜,汪裕章,聂振林,等. 超高性能混凝土T形截面梁受剪性能试验研究[J]. 应用技术学报,2024,24(1):55-62. doi:  10.3969/j.issn.2096-3424.2024.01.005
引用本文: 丁文胜,汪裕章,聂振林,等. 超高性能混凝土T形截面梁受剪性能试验研究[J]. 应用技术学报,2024,24(1):55-62. doi:  10.3969/j.issn.2096-3424.2024.01.005
DING Wensheng, WANG Yuzhang, NIE Zhenlin, WANG Tao, YANG Shuai. Experimental study on shear behavior of UHPC-T beams[J]. J. Technol, 2024, 24(1): 55-62. doi: 10.3969/j.issn.2096-3424.2024.01.005
Citation: DING Wensheng, WANG Yuzhang, NIE Zhenlin, WANG Tao, YANG Shuai. Experimental study on shear behavior of UHPC-T beams[J]. J. Technol, 2024, 24(1): 55-62. doi: 10.3969/j.issn.2096-3424.2024.01.005

超高性能混凝土T形截面梁受剪性能试验研究

doi: 10.3969/j.issn.2096-3424.2024.01.005
基金项目: 国家自然科学基金项目(51978161)资助
详细信息
    作者简介:

    丁文胜(1968-),男,教授,博士,主要研究方向为结构工程及预应力混凝土结构。E-mail:wsh_ding@163.com

  • 中图分类号: TU375

Experimental study on shear behavior of UHPC-T beams

  • 摘要: 对9片超高性能混凝土(UHPC)T形梁设计进行了受剪性能试验,分析钢纤维掺量、配箍率和剪跨比等主要参数对试验梁破坏形态、裂缝开展过程和抗剪承载力的响应影响规律。基于公开发表的57片UHPC梁受剪实测数据,分析对比了既有多国规范的抗剪承载力计算方法。试验结果表明:UHPC-T梁具有较高的抗剪承载力和延性,2%~3%的配纤率有助于更好地发挥钢纤维的抗剪贡献,既有规范对UHPC-T梁的抗剪承载力计算偏保守,对钢纤维的贡献有待进一步研究。
  • 图  1  试验梁构造尺寸(单位:mm)

    Figure  1.  Tested T-beam geometry and reinforcement details (unit: mm)

    图  2  加载及测点布置(单位:mm)

    Figure  2.  Test set-up and instrumentation (unit: mm)

    图  3  试验梁破坏形态及裂缝

    Figure  3.  Main cracking patterns of the tested beams

    图  4  荷载-挠度曲线

    Figure  4.  Load-deflection curves

    图  5  荷载-箍筋应变曲线

    Figure  5.  Load-stirrup strain curves

    图  6  UHPC梁抗剪试验值和规范预测值对比

    Figure  6.  Comparison of shear test value and code predicted value of UHPC beams

    表  1  试验梁主要参数

    Table  1.   Details of test specimens

    试件分组试件编号钢纤维含量/%纵向钢筋纵向配筋率/%箍筋配箍率/%剪跨比试件数量
    F111
    (78.5 kg/m3
    Ø20(6)4.73-01.591
    2Ø20(6)4.73Ø12@200(1)0.711.591
    3Ø20(6)4.73Ø12@100(1)1.411.141
    F212
    (157 kg/m3
    Ø20(6)4.73-02.051
    2Ø20(6)4.73Ø12@200(1)0.712.051
    3Ø20(6)4.73Ø12@100(1)1.411.141
    F313.5
    (275 kg/m3
    Ø20(6)4.73-01.591
    2Ø20(6)4.73Ø12@200(1)0.711.591
    3Ø20(6)4.73Ø12@100(1)1.411.141
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    表  2  UHPC配合比

    Table  2.   UHPC mixture constituents and proportions

    成分F1F2F3
    UC160干粉/(kg·m–3223222322232
    水/(kg·m–3192.4192.4192.4
    高效减水剂/(kg·m–315.3815.3815.38
    钢纤维/(kg·m–378.5157274.8
    配纤率/%123.5
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    表  3  UHPC力学性能

    Table  3.   UHPC mechanical properties

    试件编号Lf /mmdf /mmρf /%fcu /MPafc /MPaEs /GPaft /MPaν
    F-0---150.390.956.3
    F1130.21185.6101.659.78.80.2
    F2130.22188110.365.810.470.2
    F3130.23.5191.9144.377.814.70.2
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    表  4  实验结果

    Table  4.   Test results

    梁号λρv/%ρf /%Vcr/kNVexp/kNexp/mmβ/ °
    破坏形态
    F1-S7001.5901.025094615.525剪压
    F1-S700-W2001.590.711.0237938.140.5431斜压
    F1-S500-W1001.141.411.0238.51174.921.5840斜压
    F2-S9002.0502.025077312.636剪压
    F2-S900-W2002.050.712.0250102080.9334弯剪
    F2-S500-W1001.141.412.03321212.612.9745斜压
    F3-S7001.5903.54001061.856.2933弯剪
    F3-S700-W2001.590.713.53001381.170.5544弯剪
    F3-S500-W1001.141.413.5300150769.252弯剪
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    表  5  UHPC试件基本信息

    数量ρf /%ρv /%fc /MPaλ数据来源
    41.50~1.4167.03[22]
    51.50.21~0.42172.92.7~3[23]
    210~20~2.09154.3~188.43.3~3.6[24]
    73~50.19~0.75124.9~138.12.3[14]
    110.5~20~1.1194.3~120.52.5~3.7[25]
    91~3.50~1.41101.6~144.31.1~2.1本文
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    表  6  已有抗剪设计规范[16-18]

    Table  6.   Existing design specification for shear resistance[16-18]

    模型来源计算公式
    DR AS5100-2014 $ {V_u} = {k_v}\sqrt {{f_{cm}}} bz{\text{ }} + \frac{{{A_{sv}}}}{{{s_w}}}{f_{{\text{sy}}{\text{.f }}}}z\cot \theta + 0.7{k_\theta }bd{f_{tu}} $
    KCI-2012 $ \begin{gathered} {V_{\text{u}}} = {\emptyset _b}0.18\sqrt {f_c^\prime } {b_w}d + {\emptyset _b}\left( {{f_{vd}}/\tan {\beta _u}} \right){b_w}z + \\ \qquad \;\,{\emptyset _b}\left[ {{A_v}{f_{yv}}\left( {\sin {\alpha _s} + \cos {\alpha _s}} \right)/{s_v}} \right]d \\ \end{gathered} $
    AFGC-2002 $ \begin{gathered} {V_u} = \left( {0.21/{\gamma _{cf}}{\gamma _E}} \right)k\sqrt {f_c^\prime } {b_w}d + \left( {{A_{fv}}{\sigma _{Rd,f}}/\tan \theta } \right) + \\ \qquad \;\;\;\left( {{A_v}/{s_v}} \right)z{f_{yv}}\cot \theta \\ \end{gathered} $
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-12-27
  • 网络出版日期:  2024-01-26
  • 刊出日期:  2024-03-30

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