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摘要：為了廠解箱形截面鋼筋混凝土雙向壓彎剪構(gòu)件在反復(fù)扭矩下的受扭性能，本文通過六個葙形裁面鋼筋混凝土試件雙向壓彎剪作用下的受扭性能試驗，觀察廠葙形裁面鋼筋混凝土雙向壓彎剪構(gòu)件在反復(fù)扭矩作用下的裂縫發(fā)展規(guī)律及破壞特征，研宄了鋼筋應(yīng)變規(guī)律，井討論軸藍(lán)出和相對偏心距這兩個參數(shù)對構(gòu)件受扭性能的彬響，為工程設(shè)計提供了依據(jù)。...

箱形截面鋼筋混凝土復(fù)合受扭構(gòu)件受扭性能試驗研究

李志軍    史慶軒

(1．西安工業(yè)大學(xué)建筑工程系710032西安；2．西安建筑科技大學(xué))

1、引言

    在實際工程中，承受純扭作用的構(gòu)件幾乎是沒有的。絕大多數(shù)鋼筋混凝土構(gòu)件往往同時承受壓、彎、剪、扭中的一種或幾種荷載。日前國內(nèi)外對于矩形截面鋼筋混凝土雙向壓彎剪構(gòu)件受扭作用的問題已經(jīng)進(jìn)行了相對深入的研究，而對于箱形截面鋼筋混凝土雙向壓彎剪構(gòu)件反復(fù)扭矩下的受扭性能研究在國內(nèi)還不夠充分。因此，合理提出箱形截面鋼筋混凝土雙向壓彎剪構(gòu)件反復(fù)扭矩下的受扭承載力設(shè)計方法，是工程中亟待解決的、且難度較大的課題。本文在鋼筋混凝土復(fù)臺受扭國內(nèi)外研究現(xiàn)狀[1-6]的基礎(chǔ)上，對箱形截面鋼笳混凝土雙向壓彎剪構(gòu)件反復(fù)扭矩下的受扭性能進(jìn)行了相應(yīng)的試驗研究，從而為合理設(shè)計此類構(gòu)件提供了依據(jù)。

2、試驗概況

    試件采用總長為740ram、中間試驗段長度為580turn、柱截面為250 x250mm2的方柱，取壁厚t=60mm．基礎(chǔ)外形尺寸為350 x450 x800ram3�；炷�土設(shè)計強度為C30；縱筋4Φ16，箍筋φ6.5@70，箍筋護(hù)層厚為l5ram。

  試驗是在自制的加載裝置(圖1)上進(jìn)行。試驗時，先將軸壓力利水平剪力—次加到設(shè)計值，并在試驗過程中保持不變，然斤逐級施加扭矩。扭矩是由兩個規(guī)格相同的雙向千斤頂施加。加載制度采用變力變位移綜合加載制度：在構(gòu)什達(dá)到屈服前按等增量扭矩控制，每級循環(huán)二次，屈服之后按等增量扭角控制，每級也循環(huán)三次。

    試驗研究參數(shù)及變化范圍為：保持剪跨比L／H。0.2、0.9不變。正反復(fù)扭矩作用下，當(dāng)壁厚t=60m時，軸壓比L／F。0.2、0.3、0.4不變，相對偏心距分別e0／hO j0.2、0.3、0.4。

3、試驗結(jié)果及分析

    3.1裂縫發(fā)展規(guī)律及破壞特征

    圖2為構(gòu)件反復(fù)受扭破壞時的裂縫圖。構(gòu)件施加反復(fù)扭矩后，首批裂縫出現(xiàn)于某個循環(huán)的剪應(yīng)力相加面兼彎曲受拉面(④面)的中部；當(dāng)施加同級反向扭矩時，反向裂縫也山現(xiàn)在此時的剪應(yīng)力相加面兼彎曲受拉面(③面)的中部。在構(gòu)件屈服前，卸載后裂縫基本閉合，反向荷載作用時，宏觀上觀察不到正向裂縫的存在：當(dāng)構(gòu)件屈服后，裂縫發(fā)展迅速，卸載后裂縫不能完全閉合，施加反向荷載后裂縫表面出現(xiàn)交義的網(wǎng)狀裂縫。隨著荷載的繼續(xù)循環(huán)，各面均形成交義的網(wǎng)狀裂縫，而且各面裂縫均與其相鄰面的裂縫相貫通。在加載后期，各面上斜裂縫間混凝土均有起皮和脫落現(xiàn)象。此時構(gòu)件的變形急劇增加，當(dāng)峰值荷載下降到其值的0.85倍時定義為構(gòu)件破壞。

    3.2縱筋應(yīng)變分析

    施加扭矩前，由于軸向壓力和彎矩的存在，使縱筋已經(jīng)受力。①面和②面的相交縱筋為壓應(yīng)變，其余三個角部縱筋受力狀態(tài)隨軸壓比和偏心距的變化而不同，可能受壓也可能受拉。

    圖3為反復(fù)扭矩下彎曲受拉面(z—5)和受壓面(z—_7)的縱筋應(yīng)變。由圖可見，扭矩作用初期幾個循環(huán)中，應(yīng)變——扭矩在初始應(yīng)變附近呈直線循環(huán)。構(gòu)件開裂后，縱筋拉應(yīng)變迅速增長，偏離初始應(yīng)變，應(yīng)變——扭矩不再是直線關(guān)系，卸載到扭矩為零時，縱筋應(yīng)變不再回到原來的初始應(yīng)變，產(chǎn)生了一定的殘余應(yīng)變，對構(gòu)件施加正反向扭矩均使縱筋應(yīng)力增大，卸載后應(yīng)力減小，所以在正反向扭矩作用下，縱筋應(yīng)變——翱矩圖形成蝴蝶狀滯回環(huán)。破壞時彎曲受拉面的縱筋一般能達(dá)到或接近受拉屈服，而彎曲受壓面 t的縱筋，由于施加扭矩前壓應(yīng)變較大，所以構(gòu)件破壞時拉應(yīng)變很小。

    3.3箍筋應(yīng)變分析

    反復(fù)扭矩作用下的箍筋應(yīng)變圖與圖3類似，也呈蝴蝶狀滯回環(huán)，構(gòu)件后期循環(huán)中，四個面箍筋均屈服。在交變扭矩作用下，交替處于剪應(yīng)力相加減面的兩個面，由于反向加載時，應(yīng)變發(fā)展不同，所以滯回環(huán)相對應(yīng)變軸不對稱。

    3.4開裂扭矩TCR的影響因素分析

    為了消除截面實際尺寸和混凝土實際標(biāo)號差異的影響，對開裂扭矩選用無量綱參數(shù)T／FT／F，w，T，表示[4-6]，其中f,w．為素混凝土扭矩。

如圖4所示．在同一軸壓比下，開裂扭矩隨相對偏心距的增加而降低。其主要原因是：相對偏心距的增加意味著剪力的增加，而斜裂縫是由扭矩和剪力各自產(chǎn)生的剪應(yīng)力以及軸壓力產(chǎn)生軸壓應(yīng)力相疊加而形成的主拉應(yīng)力達(dá)到混凝土的抗拉強度而產(chǎn)生，剪應(yīng)力的增加使主拉應(yīng)力增加，從而使開裂扭矩降低。而由圖6可見開裂扭矩與軸壓比的關(guān)系不太明顯。

4、結(jié)論

    本文通過6個箱形截面鋼筋混凝土雙向壓彎剪試件反復(fù)受扭下的受扭性能能試驗，研究了此類構(gòu)件在反復(fù)扭矩下的裂縫發(fā)展規(guī)律、破壞特征以及鋼筋應(yīng)變規(guī)律等方面的性能，討論了軸壓比、相對偏心距參數(shù)變化對此類構(gòu)件受扭性能的影響，主要結(jié)論如下：

    4.1初始裂縫一般出現(xiàn)在剪應(yīng)力相加面兼彎曲受拉面的中部。破壞時各個面的裂縫呈螺旋狀貫通。

    4.2試件的開裂扭矩隨相對偏心距的增大而降低。

    4.3試件的初始剮度隨相對偏心的增加而降低，但并不是簡單的線性關(guān)系。

    4.4破壞時彎曲璺拉面的縱筋一般能達(dá)到或接近受拉屈服而彎曲受壓面的縱筋破壞時拉應(yīng)變很小。破壞時四個面箍筋均屈服。

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（本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會  文徑網(wǎng)絡(luò)：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核）

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