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细晶HRBF500钢筋混凝土轴心受拉构件裂缝性能试验研究

作　者: 路璐
导　师: 刘立新
学　校: 郑州大学
专　业: 结构工程
关键词: 细晶HRBF500钢筋 轴心受拉构件 裂缝间距 裂缝宽度
分类号: TU375
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


500MPa级钢筋是我国冶金行业研究开发的一种强度高、延性好的新型热轧带肋钢筋,用500MPa级钢筋代替目前大量使用的335MPa级和400MPa级钢筋,可显著减少钢筋用量,提高工程质量,节省资源和能源,具有良好的社会和经济效益。500MPa热轧带肋钢筋分为低合金HRB500钢筋和细晶HRBF500钢筋两种,低合金HRB500钢筋生产过程中需添加钒、钛等合金元素,细晶HRBF500钢筋采用控轧和控冷工艺轧制,不需添加(或只需添加很少)合金元素,其金相组织主要是铁素体加珠光体,晶粒度不超过9级。HRB500和HRBF500钢筋的外形和物理力学性能基本相同,但生产HRBF500钢筋可节约国家宝贵的钒、钛等合金资源,降低钢筋价格,社会和经济效益更为显著。配置500MPa级钢筋的混凝土构件在正正常使用状态下的工作应力较大,而我国规范原有的裂缝宽度计算公式主要是依据配置强度较低钢筋(335MPa级和400MPa级)混凝土构件的试验结果建立的,当采用500MPa级钢筋时,按照《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)公式计算的最大裂缝宽度明显偏大,使得配置500MPa级钢筋混凝土构件的计算裂缝宽度难以满足裂缝控制的要求,影响了这种高强钢筋的推广应用。为了建立适合500MPa级钢筋混凝土构件的裂缝宽度计算公式,本文进行了细晶HRBF500钢筋混凝土轴心受拉构件的试验,完成了以下几方面的研究：(1)通过15个配有HRBF500钢筋的混凝土轴心受拉构件的试验,分析了试件开裂时的钢筋应力和裂缝发展过程,比较了两类不同的轴心受拉裂缝出现的形态,一类是贯通试件整个截面或某一侧面的裂缝,另一类是没有达到试件截面边缘的裂缝。(2)根据试验结果,系统分析了裂缝间距和裂缝宽度随混凝土强度、测点到钢筋距离、钢筋直径和配筋率等因素的变化规律；采用统计分析方法提出了500MPa级钢筋混凝土轴心受拉构件的平均裂缝间距、平均裂缝宽度和最大裂缝宽度的修正正计算公式,并与现行规范公式计算结果进行比较；通过与试验数据的对比验证了修正正公式的合理性。(3)在裂缝修正正公式基础上,推导出500MPa级钢筋混凝土轴心受拉构件最大裂缝宽度的简化计算公式,并给出不需进行裂缝宽度验算的单位横截面积轴向拉力表,可为工程设计中裂缝宽度控制的快速验算提供参考。论文的研究成果为《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)裂缝宽度计算的修订提供了试验和分析依据。本课题为863计划资助课题(2007AA03Z550)

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
1 绪论  11-19
  1.1 裂缝控制的意义和标准  11-13
    1.1.1 裂缝控制的意义  11-12
    1.1.2 裂缝控制的标准  12-13
  1.2 轴心受拉构件裂缝的研究概况  13-14
  1.3 细晶高强钢筋的研究概况及发展前景  14-17
    1.3.1 细晶高强钢筋的特点  14
    1.3.2 细晶高强钢筋的研究概况  14-16
    1.3.3 500MPa级高强钢筋的应用前景  16-17
  1.4 本课题研究的意义和内容  17-19
    1.4.1 研究意义  17-18
    1.4.2 主要内容  18-19
2 裂缝计算理论及方法  19-34
  2.1 裂缝计算理论  19-28
    2.1.1 粘结滑移理论  19-24
    2.1.2 无滑移理论  24-26
    2.1.3 综合理论  26-27
    2.1.4 统计分析方法  27-28
  2.2 我国规范裂缝计算公式  28-29
  2.3 国外规范与我国规范裂缝计算公式的比较  29-34
    2.3.1 美国ACI318规范  29-30
    2.3.2 英国水泥与混凝土学会CP-110规范  30-31
    2.3.3 欧洲规范  31-32
    2.3.4 国内外规范裂缝宽度计算公式的比较  32-34
3 细晶HRBF500钢筋混凝土轴心受拉构件裂缝试验  34-44
  3.1 细晶HRB500钢筋材料性能试验  34-37
    3.1.1 钢筋的物理特性  34
    3.1.2 钢筋的强度和弹性模量  34-35
    3.1.3 钢筋的伸长率  35-36
    3.1.4 钢筋的力学性能评价  36-37
  3.2 细品HRBF500钢筋混凝土轴心受拉构件裂缝试验  37-44
    3.2.1 试验方案  37-39
    3.2.2 试验过程  39-40
    3.2.3 试验现象分析  40-44
4 细晶HRBF500钢筋混凝土轴心受拉构件裂缝间距和宽度的计算分析  44-65
  4.1 裂缝试验值与规范计算值的比较  44-48
    4.1.1 试验数据  44-48
    4.1.2 裂缝试验值与规范计算值的比较  48
  4.2 平均裂缝间距  48-53
    4.2.1 平均裂缝间距影响因素的分析  48-52
    4.2.2 平均裂缝间距计算公式的修正  52
    4.2.3 规范公式计算值与修正公式计算值的比较  52-53
  4.3 平均裂缝宽度  53-60
    4.3.1 平均裂缝宽度影响因素的分析  53-59
    4.3.2 平均裂缝宽度计算公式的修止  59-60
    4.3.3 规范公式计算值与修正公式计算值的比较  60
  4.4 最大裂缝宽度  60-62
    4.4.1 最大裂缝宽度计算公式的修正  60-61
    4.4.2 规范公式计算值与修正公式计算值的比较  61-62
  4.5 裂缝修正计算公式与规范计算公式的比较  62-65
5 细晶HRBF500钢筋混凝土轴心受拉构件裂缝宽度计算的简化  65-69
  5.1 简化裂缝宽度计算公式的推导  65-67
  5.2 不需进行裂缝宽度验算的单位横截面积轴向拉力  67-69
6 结论与展望  69-71
  6.1 结论  69-70
  6.2 展望  70-71
参考文献  71-74
致谢  74-75
攻读硕士学位期间所发表的学术论文  75

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 混凝土结构、钢筋混凝土结构 > 钢筋混凝土结构
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