于 婧 賈會(huì)芳 張 輝

(1.西安建筑科技大學(xué)土木工程學(xué)院, 西安 710055; 2.西部綠色建筑國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 西安 710055)

高層建筑剪力墻或核心筒結(jié)構(gòu)在遭遇強(qiáng)震作用時(shí),小跨高比連梁往往承受較大的剪力,極易發(fā)生脆性剪切破壞,導(dǎo)致其無(wú)法充分耗散地震能量,從而不能有效地保護(hù)主體結(jié)構(gòu)。我國(guó)GB 50010—2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]建議通過(guò)改變連梁配筋形式來(lái)提高其抗震性能,但這些配筋形式用鋼量大,施工困難,在工程應(yīng)用中受到限制。鑒于此,國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出了改善連梁基體材料的研究思路[2-6]。

混雜纖維混凝土可實(shí)現(xiàn)多尺度增強(qiáng),因此是一種綜合性能更加優(yōu)越的復(fù)合材料[7-8]。其變形能力卓越,且損傷容限性高,這使其具備了成為理想連梁基體材料的條件。然而,當(dāng)前國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)單一纖維混凝土連梁的研究較多,對(duì)混雜纖維混凝土連梁的相關(guān)研究成果較少。夏冬桃等研究發(fā)現(xiàn):混雜纖維混凝土深梁比單一纖維混凝土深梁的抗彎性能更好[9]。劉勝兵等提出:混雜纖維對(duì)深梁初始強(qiáng)度的提高幅值為84%,對(duì)極限抗壓強(qiáng)度的提高幅值為35%[10]。前期,課題組對(duì)鋼-PVA混雜纖維混凝土的力學(xué)性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究[7],發(fā)現(xiàn):混雜纖維可在不同尺度上發(fā)揮作用,PVA纖維可在微觀上抑制裂縫的產(chǎn)生,提高初裂強(qiáng)度,鋼纖維可在宏觀上控制裂縫的發(fā)展,提高混凝土極限強(qiáng)度。

另外,課題組前期研究[5]表明:應(yīng)用纖維混凝土,可制作出輕質(zhì)高強(qiáng)的預(yù)制連梁。將纖維混凝土連梁應(yīng)用于抗震設(shè)防高烈度區(qū)的裝配式結(jié)構(gòu),有望在現(xiàn)有基礎(chǔ)上大幅提高結(jié)構(gòu)的抗震性能,并且明顯縮短工期,促進(jìn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,具有較好的實(shí)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)意義。文章的研究是上述研究課題的一部分,主要對(duì)3個(gè)混雜纖維混凝土連梁和1個(gè)普通混凝土連梁進(jìn)行試驗(yàn)研究,通過(guò)對(duì)比分析連梁基體材料和連梁截面寬度對(duì)其受剪承載力的影響,并結(jié)合理論分析,基于分項(xiàng)疊加思想,提出了混雜纖維混凝土連梁受剪承載力計(jì)算式,以期為相關(guān)領(lǐng)域研究和工程應(yīng)用提供參考。

1 試驗(yàn)概況

1.1 試件設(shè)計(jì)及制作

共設(shè)計(jì)了4個(gè)1/2縮尺連梁試件。其中1個(gè)普通混凝土連梁,編號(hào)為CB-1;3個(gè)混雜纖維混凝土連梁,編號(hào)為CB-2～CB-4;各試件的跨度(ln)和截面高度(h)分別為900 mm和600 mm。主要設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表1。各試件配筋形式一致,且均為對(duì)稱(chēng)配筋,其中縱筋和腰筋均為HRB400,箍筋為HPB300,試件尺寸和配筋如圖1所示。

a—試件尺寸; b—1—1截面; c—2—2截面。圖1 試件尺寸和配筋 mmFig.1 Dimensions and reinforcements of specimen

表1 試件主要參數(shù)Table 1 Main parameters of specimens

澆筑混雜纖維混凝土連梁時(shí),根據(jù)車(chē)佳玲等提出的預(yù)制連梁埋入長(zhǎng)度計(jì)算式[11],并結(jié)合實(shí)際施工情況,確定連梁兩端埋入深度為250 mm,混雜纖維混凝土連梁澆筑后濕潤(rùn)養(yǎng)護(hù)5 d,待其有一定強(qiáng)度后用C40商品混凝土澆筑兩端墻肢;普通混凝土連梁由C40商品混凝土一次性澆筑。

1.2 材料性能

混雜纖維混凝土由水泥、粉煤灰、硅灰、石英砂、國(guó)產(chǎn)PVA纖維、端鉤型鋼纖維、減水劑和水按一定比例配備而成,配合比見(jiàn)表2。澆筑試件時(shí),對(duì)每批墻體混凝土預(yù)留標(biāo)準(zhǔn)立方體試塊和標(biāo)準(zhǔn)抗拉試塊,試塊與試件同條件養(yǎng)護(hù),在試件加載當(dāng)天測(cè)得各基體材料的強(qiáng)度平均值,見(jiàn)表1。鋼筋力學(xué)性能指標(biāo)見(jiàn)表3。

表2 SPHFC配合比Table 2 Mix proportion ratio of SPHFC

表3 鋼筋力學(xué)性能Table 3 Mechanical properties of reinforcement

1.3 加載裝置和加載制度

試件加載時(shí),將連梁豎立安裝在建研式加載裝置上。在連梁上部安裝平行四邊形連桿,以防止試件端部發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng);將1 000 kN液壓伺服作動(dòng)器作用在連梁跨中,以模擬連梁實(shí)際受力情況;同時(shí),在L形加載剛臂兩側(cè)安裝側(cè)向支撐,以防止發(fā)生平面外加載,加載裝置如圖2所示。

圖2 加載裝置Fig.2 Loading device

依據(jù)JGJ/T 101—2015《建筑抗震試驗(yàn)規(guī)程》[12],水平荷載采用全位移控制加載,依次以位移角θ=Δ/ln=0.000 55、0.000 83、0.001 1、0.001 7、0.002、0.002 5、0.003 3、0.005逐級(jí)加載,其中Δ為加載位移。試件屈服前,每級(jí)循環(huán)1次;當(dāng)連梁縱筋達(dá)到屈服應(yīng)變或試件的荷載-位移曲線出現(xiàn)明顯的斜率變化時(shí),認(rèn)為試件進(jìn)入屈服狀態(tài),此后,每級(jí)循環(huán)3次;當(dāng)試件承載力低于峰值荷載的85%時(shí),認(rèn)為試件破壞,停止加載。

2 試驗(yàn)結(jié)果和分析

2.1 破壞過(guò)程及破壞特征

為方便描述,規(guī)定以推為正,拉為負(fù)。各試件的破壞形態(tài)和裂縫分布情況如圖3所示。

a—CB-1; b—CB-2; c—CB-3; d—CB-4。圖3 連梁破壞狀態(tài)Fig.3 Failure modes of coupling beam

試件CB-1加載至-0.5 mm時(shí),連梁受拉側(cè)出現(xiàn)首條長(zhǎng)約150 mm的水平裂縫;加載至+4.5 mm時(shí),出現(xiàn)長(zhǎng)約100 mm的斜裂縫;加載至+7.0 mm時(shí),對(duì)角斜裂縫延伸擴(kuò)展,縱筋屈服,此后每級(jí)加載往復(fù)循環(huán)3次;當(dāng)完成+12.5 mm第一次加載時(shí),連梁主斜裂縫寬度擴(kuò)展到3 mm,伴隨有混凝土迸出,同時(shí)連梁達(dá)到峰值荷載;加載至+18.0 mm時(shí),對(duì)角斜裂縫混凝土大量剝落,寬度達(dá)到6 mm;加載到+24.0 mm時(shí),試件沿剪切斜裂縫發(fā)生錯(cuò)動(dòng),表現(xiàn)為明顯的剪切型破壞模式,可以看到內(nèi)部碎石和鋼筋,連梁?jiǎn)适С休d力,停止加載。

混雜纖維混凝土連梁以試件CB-2為例,試件CB-2加載至-1.5 mm時(shí),連梁右下方出現(xiàn)首條長(zhǎng)約200 mm的水平裂縫;加載至-6 mm時(shí),連梁底部出現(xiàn)斷斷續(xù)續(xù)的細(xì)微水平裂縫;加載至+9 mm時(shí),連梁右下角和左上角均出現(xiàn)長(zhǎng)約300 mm的斜裂縫,同時(shí)右下方水平裂縫延伸至連梁中部;加載至+15 mm時(shí),產(chǎn)生多條交叉斜裂縫,并伴隨有鋼纖維斷裂的“滋滋”聲,說(shuō)明裂縫處纖維開(kāi)始發(fā)揮其橋聯(lián)作用;加載到+21 mm時(shí),連梁右下角混凝土剝落;加載至+27 mm時(shí),斜裂縫基本停止發(fā)展,底部水平主裂縫貫通,停止加載。這種破壞主要是由縱筋屈服后試件變形增大、塑性鉸區(qū)喪失受剪承載能力引起的,故認(rèn)定為彎曲剪切型破壞。

綜合分析以上試件破壞模式和試驗(yàn)現(xiàn)象,得到以下特點(diǎn):

1)普通混凝土連梁破壞時(shí),出現(xiàn)大量的混凝土剝落現(xiàn)象,發(fā)生明顯剪切破壞。混雜纖維混凝土連梁屈服前,產(chǎn)生少量水平細(xì)微裂縫;屈服后,大量細(xì)裂縫產(chǎn)生并擴(kuò)展;破壞時(shí),連梁上裂縫分布密集,未出現(xiàn)明顯混凝土剝落現(xiàn)象。這是由于橋聯(lián)于裂縫間的纖維分擔(dān)了一部分應(yīng)力,有效控制了裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展?；祀s纖維混凝土連梁最終均表現(xiàn)為彎曲剪切型破壞,表明混雜纖維的摻入可以改變連梁的破壞形態(tài),而混雜纖維混凝土連梁的破壞形態(tài)未受混雜纖維混凝土基體強(qiáng)度變化的影響。

2)當(dāng)混雜纖維混凝土連梁截面寬度從120 mm增大到150 mm時(shí),試件CB-4跨中裂縫分布少,且無(wú)明顯斜裂縫,連梁與上下端塊交界處裂縫分布密集,這是由于剪壓區(qū)混凝土面積增大,連梁受剪承載力提高,限制了裂縫的發(fā)展。

3)總體而言,混雜纖維混凝土連梁破壞時(shí)表現(xiàn)為微細(xì)裂縫密集分布,最終破壞形態(tài)為彎曲剪切型,表明混雜纖維混凝土可有效控制連梁剪切斜裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展,同時(shí)提高抗震性能?；祀s纖維混凝土連梁最終破壞時(shí),沒(méi)有出現(xiàn)大量混凝土剝落現(xiàn)象,保證了連梁的完整性。

2.2 滯回性能

各試件滯回曲線、骨架曲線分別如圖4、圖5所示。加載前期,各試件骨架曲線均接近為直線,加載和卸載曲線基本重合,包絡(luò)面積小,呈梭形;試件出現(xiàn)裂縫后,滯回曲線逐漸向水平位移軸傾斜,連梁剛度開(kāi)始退化,滯回環(huán)面積增大;屈服后,滯回環(huán)面積繼續(xù)增加;達(dá)到峰值荷載時(shí),滯回曲線最為飽滿,之后承載力逐漸下降,鋼筋與混凝土之間發(fā)生滑移,捏攏現(xiàn)象更加明顯。

a—試件CB-1; b—試件CB-2; c—試件CB-3; d—試件CB-4。屈服點(diǎn); 峰值點(diǎn); 極限點(diǎn)。圖4 各試件荷載-位移滯回曲線對(duì)比Fig.4 Comparison of hysteretic curves of all specimens

a—基體材料; c—截面寬度。圖5 各試件骨架曲線對(duì)比Fig.5 Comparison of skeleton curves of all specimens

由圖4和圖5可得:

1)相比于普通混凝土連梁,混雜纖維混凝土連梁的滯回環(huán)圈數(shù)明顯增多,滯回曲線包絡(luò)面積較大,極限位移和極限荷載均顯著提高,且下降段骨架曲線較為平緩,表明纖維可有效抑制連梁裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展,增強(qiáng)連梁韌性。

2)增大混雜纖維混凝土連梁基體強(qiáng)度,CB-3的滯回曲線比CB-2更飽滿,承載力提高,延性降低。

3)增加混雜纖維混凝土連梁截面寬度,CB-4的極限承載力提高。荷載-位移滯回曲線中,在位移為13 mm左右時(shí),連梁受剪承載力較為平緩,這是由于連梁上下端部水平裂縫不斷延伸,受剪承載力由連梁對(duì)角斜壓桿提供,直到水平裂縫貫通后,受剪承載力才開(kāi)始顯著下降。

2.3 承載力與延性

各試件屈服荷載由能量等值法[13]確定,極限荷載取峰值荷載的85%,延性用位移延性系數(shù)衡量,由表4可得:

1)相比普通混凝土連梁CB-1,混雜纖維混凝土連梁CB-2和CB-3的極限荷載分別提高了42.06%和53.66%,位移延性系數(shù)分別提高了44.40%和29.31%。顯然混雜纖維混凝土連梁的受剪承載力和位移延性均優(yōu)于普通混凝土連梁。原因一:PVA纖維在微觀上推遲初始裂縫的產(chǎn)生,鋼纖維在宏觀上限制已有裂縫的發(fā)展,二者協(xié)同作用[7],可顯著改善連梁受剪承載力和延性;原因二:混凝土和端鉤型鋼纖維的黏結(jié)力會(huì)在連梁接近極限承載力時(shí)進(jìn)一步加強(qiáng)[10],從而提高連梁承載力。提高混雜纖維混凝土連梁基體強(qiáng)度,試件CB-3比CB-2的位移延性系數(shù)降低了10.45%。這是由于提高鋼纖維摻量會(huì)劣化纖維的均勻分布情況,從而影響連梁延性。

2)增大混雜纖維混凝土連梁截面寬度,CB-4極限承載力比CB-2提高10.91%,位移延性系數(shù)降低21.79%。這是因?yàn)檫B梁截面寬度的增加提高了混凝土項(xiàng)的抗剪貢獻(xiàn),然而在纖維摻量不變的情況下,增大截面寬度會(huì)使裂縫處纖維有效應(yīng)力降低,抑制混凝土裂縫發(fā)展的能力減弱,導(dǎo)致連梁延性下降。

3 數(shù)值建模及參數(shù)分析

為了進(jìn)一步探討跨高比和箍筋間距對(duì)混雜纖維混凝土連梁受剪承載力的影響,運(yùn)用ABAQUA有限元軟件對(duì)試件CB-2進(jìn)行數(shù)值建模,通過(guò)與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比,驗(yàn)證模型的有效性,在此基礎(chǔ)上,進(jìn)行了參數(shù)分析。

3.1 數(shù)值建模

模型的尺寸、材料物理參數(shù)、加載制度、邊界條件等均與試驗(yàn)一致。其中混凝土采用八結(jié)點(diǎn)六面體線性縮減積分單元C3D8R,鋼筋選用兩結(jié)點(diǎn)直線桁架空間單元T3D2。為了提升運(yùn)算速率,鋼筋單元嵌入混凝土實(shí)體單元,不考慮二者的界面黏結(jié)滑移。

采用ABAQUS提供的損傷塑性模型建模,此模型引入了損傷因子,能較好地模擬鋼筋混凝土材料在循環(huán)荷載作用下的塑性行為。由于普通混凝土和混雜纖維混凝土二者材性相差較大,因此需要采用不同的本構(gòu)模型。普通混凝土本構(gòu)按GB 50010—2010[1]計(jì)算;混雜纖維混凝土受拉本構(gòu)按試驗(yàn)實(shí)測(cè)應(yīng)力-應(yīng)變曲線輸入,見(jiàn)圖6;受壓本構(gòu)參考文獻(xiàn)[14]計(jì)算。

圖6 混雜纖維混凝土1單軸拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線Fig.6 Hybrid fiber concrete 1 uniaxial tensile stress-strain curve

鋼筋采用兩折線本構(gòu)模型,在彈性階段假定無(wú)剛度退化,強(qiáng)化階段彈性模量取初始彈性模量E的1/100,泊松比為0.3。

3.2 模型驗(yàn)證

按照上述方法對(duì)試件CB-2進(jìn)行建模分析,由圖7可以看出,試驗(yàn)和模擬得到的骨架曲線基本一致,但滯回曲線的捏攏效果與試驗(yàn)結(jié)果有明顯差異,這是因?yàn)樵囼?yàn)中混凝土和鋼筋之間存在黏結(jié)滑移,而模擬時(shí)未完全體現(xiàn)這一點(diǎn),但由于文章的研究聚焦在承載力,也即峰值點(diǎn),所以捏攏現(xiàn)象并不影響研究目的。由表5可知:在試件達(dá)到屈服點(diǎn)、峰值點(diǎn)和極限點(diǎn)時(shí),模擬值和試驗(yàn)結(jié)果的承載力相差5.47%、1.34%、1.34%;位移延性系數(shù)相差5.65%、0.76%、5.36%。模擬結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果的誤差基本在6%以內(nèi),驗(yàn)證了有限元模型有效性,可采用此模型進(jìn)行后續(xù)參數(shù)分析。

a—滯回曲線對(duì)比; b—骨架曲線。圖7 模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比Fig.7 Comparison of simulation results and test results

表5 特征點(diǎn)對(duì)比Table 5 Comparison of characteristic points

3.3 參數(shù)分析

3.3.1跨高比的影響

保持其他參數(shù)不變,連梁跨高比為2.0、1.5、1.0,對(duì)應(yīng)試件編號(hào)為CB-2-1、CB-2和CB-2-2,峰值荷載分別為319.32,357.93,415.51 kN。由圖8可知,隨著連梁跨高比的減小,上升段剛度增大,極限位移減小,峰值荷載分別提高了12.09%、30.12%?？梢钥闯隹绺弑葘?duì)纖維混凝土連梁受剪承載力影響較大,應(yīng)在混雜纖維混凝土連梁受剪承載力計(jì)算中予以考慮。

圖8 不同跨高比試件的骨架曲線Fig.8 Skeleton curves of specimen with different span-height ratios

3.3.2箍筋間距的影響

保持其他參數(shù)不變,連梁箍筋間距為200,150,100,75 mm,對(duì)應(yīng)試件編號(hào)為CB-2-3、CB-2-4、CB-2和CB-2-5,峰值荷載分別為307.57,326.23,357.93,375.63 kN。由圖9可知,隨著箍筋間距的減小,極限位移增大,峰值荷載分別提高了6.07%、16.37%、22.13%,且下降段更為平緩,這是由于箍筋的加密使縱筋應(yīng)力能以更近的距離傳遞給箍筋,使混凝土薄弱部分減少,從而提高連梁承載力和延性?？梢?jiàn)箍筋間距對(duì)連梁受剪承載力影響明顯,需要在計(jì)算中予以考慮。

圖9 不同箍筋間距試件的骨架曲線Fig.9 Skeleton curves of specimen with different stirrup spacings

4 混雜纖維混凝土連梁斜截面受剪承載力計(jì)算

專(zhuān)家學(xué)者提出了各種受剪承載力計(jì)算模型[15-16],其中分項(xiàng)疊加思想被廣泛采納,我國(guó)GB 50010—2010[1]也體現(xiàn)了這一思想,認(rèn)為普通混凝土連梁的抗剪作用由混凝土項(xiàng)和箍筋項(xiàng)組成,計(jì)算式為:

(1)

式中:Vu為連梁受剪承載力;ft為混凝土抗拉強(qiáng)度;b為連梁截面寬度;h0為連梁截面有效高度;Asv為箍筋間距s范圍內(nèi)箍筋各肢的全截面面積;fyv為箍筋屈服強(qiáng)度。

當(dāng)連梁中摻有纖維時(shí),橋聯(lián)于剪切斜裂縫處的纖維會(huì)分擔(dān)一部分應(yīng)力,且混雜纖維混凝土與縱筋有良好的黏結(jié)力,因此,混雜纖維混凝土連梁的受剪承載力還應(yīng)考慮纖維項(xiàng)和縱筋項(xiàng)的貢獻(xiàn)。計(jì)算如圖10所示。按照參考文獻(xiàn)[14],取斜裂縫的水平投影長(zhǎng)度為h0。圖中:T為受拉鋼筋拉力;Vc、Vsv、Vf、Vd分別為混凝土項(xiàng)、箍筋項(xiàng)、纖維項(xiàng)和縱筋項(xiàng)的抗剪貢獻(xiàn)。x為混凝土剪壓區(qū)高度;C為剪壓區(qū)混凝土壓力;θ為臨界斜裂縫傾角。

圖10 混雜纖維混凝土連梁計(jì)算Fig.10 Calculation diagram of hybrid fiber concrete coupling beam

根據(jù)豎向力平衡,得到SPHFC連梁受剪承載力計(jì)算簡(jiǎn)式為:

Vu=Vc+Vsv+Vf+Vd

(2)

4.1 剪壓區(qū)混凝土的貢獻(xiàn)

(3)

式中:f′c為混凝土圓柱體抗壓強(qiáng)度,取0.79fc[18];fc為混雜纖維混凝土軸心抗壓強(qiáng)度,取為0.8倍立方體抗壓強(qiáng)度[19]。

混凝土剪壓區(qū)高度可計(jì)算為:

(4)

式中:ρ為受拉鋼筋配筋率;fy為受拉鋼筋屈服強(qiáng)度。

(5)

前文模擬分析發(fā)現(xiàn)SPHFC連梁的受剪承載力同樣會(huì)受連梁跨高比的影響,因此參照邢鵬濤等提出的混凝土項(xiàng)受剪承載力計(jì)算形式[5],可得剪壓區(qū)混凝土的貢獻(xiàn)為:

(6)

式中:Ac為有效剪壓區(qū)面積,Ac=bx;λ為連梁跨高比。

4.2 箍筋的貢獻(xiàn)

混雜纖維混凝土連梁剪切破壞時(shí),箍筋的抗剪作用較為顯著,根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果,此時(shí)穿過(guò)截面的箍筋基本達(dá)到屈服,因此可得箍筋的抗剪貢獻(xiàn)為:

(7)

式中:Asv為箍筋間距s范圍內(nèi)箍筋各肢的全截面面積;fyv為箍筋屈服強(qiáng)度。

4.3 剪切斜裂縫處纖維抗剪貢獻(xiàn)

假定纖維在斜裂縫處的拉應(yīng)力分布呈三角形,應(yīng)力分布見(jiàn)圖11?；诖罅康脑囼?yàn)研究和分析[20-21],提出開(kāi)裂后混雜纖維的橋接應(yīng)力為:

圖11 纖維應(yīng)力分布Fig.11 Fiber stress distribution

(8)

將全部纖維的拉應(yīng)力Tf在豎直方向分解,得到纖維受剪承載力為:

(9)

(10)

4.4 縱筋的銷(xiāo)栓作用

文獻(xiàn)[24]中依據(jù)彈性地基梁理論提出了單根縱筋的銷(xiāo)拴力計(jì)算式:

(11)

式中:d為破壞時(shí)連梁臨界斜裂縫寬度,根據(jù)試驗(yàn)測(cè)得SPHFC連梁破壞時(shí)裂縫寬度均小于3 mm,故取d=3 mm;β為相對(duì)剛度,見(jiàn)式(12)。

(12)

式中:ck為纖維混凝土抗拉試驗(yàn)確定的系數(shù),取1.25 ;Is為單根縱筋慣性矩。

將式(11)代入式(12)可得受拉鋼筋的銷(xiāo)拴力為:

(13)

式中:Asl為單根縱筋截面面積。

通過(guò)上述分析可得SPHFC連梁的受剪承載力計(jì)算式為:

(14)

4.5 計(jì)算值和試驗(yàn)值比較

分別應(yīng)用式(1)和式(14)計(jì)算8片混雜纖維混凝土連梁,得到的受剪承載力計(jì)算值與試驗(yàn)值做對(duì)比,結(jié)果見(jiàn)表6。計(jì)算值與試驗(yàn)值比值的平均值分別為1.31和1.05,變異系數(shù)分別為0.12和0.09。可見(jiàn)文章提出的連梁承載力計(jì)算式可較好地預(yù)測(cè)混雜纖維混凝土連梁受剪承載力,可為工程和相關(guān)研究提供參考。

表6 計(jì)算值與試驗(yàn)值對(duì)比結(jié)果Table 6 Comparison of calculation value and test value

表中Vu,test為連梁受剪承載力試驗(yàn)值或模擬值;Vu,cal (1)為按式(1)計(jì)算得到的連梁受剪承載力;Vu,cal (2)為按式(14)計(jì)算得到的連梁受剪承載力;BC-2～BC-4為試驗(yàn)試件。BC-2-1～BC-2-5為模擬試件。

5 結(jié) 論

將研究得到的混雜纖維高性能混凝土用作連梁基體材料,并通過(guò)低周往復(fù)加載試驗(yàn),與普通混凝土連梁試件進(jìn)行對(duì)比,結(jié)論如下:

1)混雜纖維有效抑制了連梁裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展,破壞時(shí)幾乎沒(méi)有出現(xiàn)混凝土剝落現(xiàn)象,保證了連梁的完整性,混雜纖維混凝土連梁最終均表現(xiàn)為彎曲剪切型破壞模式,其承載力、延性均遠(yuǎn)高于普通混凝土連梁。

2)提高混雜纖維混凝土連梁基體強(qiáng)度,連梁受剪承載力提高,延性降低;增大混雜纖維混凝土連梁的截面寬度,混凝土項(xiàng)的抗剪作用提高,進(jìn)而提高連梁受剪承載力,但連梁延性呈現(xiàn)降低趨勢(shì),這是因?yàn)槔w維摻量不變,增大連梁截面寬度,裂縫處纖維的有效應(yīng)力降低,劣化了連梁延性性能。

3)通過(guò)數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn),跨高比和箍筋間距對(duì)混雜纖維混凝土連梁的影響規(guī)律與普通混凝土連梁一致。

4)同時(shí)考慮混凝土、箍筋、纖維和縱筋項(xiàng)對(duì)混雜纖維混凝土連梁受剪承載力的貢獻(xiàn),基于分項(xiàng)疊加思想,提出了混雜纖維混凝土連梁受剪承載力計(jì)算式,計(jì)算值與試驗(yàn)值吻合良好,可為該類(lèi)構(gòu)件設(shè)計(jì)及其相關(guān)領(lǐng)域研究提供參考。