钢纤维部分增强高强混凝土梁的疲劳变形性能

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发布时间：2021-09-13

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钢纤维部分增强高强混凝土梁的疲劳变形性能
张明，张庆伟，赵军
(1．郑州大学，450000；2．安阳师范学院建筑工程学院，455000)
摘要：通过普通高强混凝土梁和钢纤维高强混凝土梁的疲劳试验，分析了疲劳荷载作用下钢纤维部分增强高
强混凝土梁挠度随循环次数增加的变化规律，探讨了钢纤维掺入层厚对钢纤维高强混凝土梁变形性能的影响，研究
了钢纤维部分增强高强混凝土梁刚度及挠度的计算方法，并提出了相应的计算公式。结果表明，在高强混凝土梁中
掺加钢纤维能有效控制梁的刚度，疲劳变形性能随着钢纤维混凝土层厚的增加而提高，计算结果与试验测量结果吻
合较好。
关键词：钢纤维；高强混凝土梁；疲劳；挠度
Abstract：Based on the fatigue test of high strength concrete beam and steel fiber reinforced high strength concrete
beams，the development law of deflection of steel fiber reinforced high strength concrete beams with the increasing loading
cycles is discussed under the fatigue loading．and the influences Df the depth of steel fiber layer on the deformation
perform ance of steel fiber reinforced high strength．concrete beams are discussed．The calculating methods of deflection and
stiffness of steel fiber partially reinforced high strength concrete beams are studied，and the related calculation form ulas
are put forward．The results show that adding steel fiber into the high strength concrete beams can control the stiffness of
the beams effectively，the fatigue deform ation perform ance would．be improved along with the increase of depth of steel
fiber layer，and the calculated values have good agreement with the test data．
Key words：Steel fiber；High strength concrete beam；Fatigue；Deflection
中图分类号：TU375．1 文献标识码：A 文章编号：1000-4637(2013)02-47-03
0 前言
随着钢纤维的广泛应用，钢纤维混凝土在混凝
土结构中的应用得到了迅速的发展，在公路、铁路、·
桥梁及工业与民用建筑等领域的应用也越来越广
泛。上述这些结构形式在其服务期内除了承受静
载作用外，还承受疲劳荷载的作用。在疲劳荷载作
用下，由于疲劳累积损伤的影响，结构功能退化及
结构变形增大会影响结构的正常使用甚至安全性。
因此，有必要对疲劳荷载作用下钢纤维高强混凝土
构件及钢纤维部分增强高强混凝土构件的变形性
能进行研究。
本研究以疲劳试验为基础，分析了钢纤维高强
混凝土梁疲劳荷载作用下变形随着钢纤维掺入层
高变化的发展规律，探讨了疲劳荷载作用下钢纤维
部分增强高强混凝土梁的刚度与挠度的计算方法
及公式。
1 试验概况
本试验共制作了1根普通高强混凝土梁和3
根钢纤维高强混凝土梁。试验研究的目的主要是探
基金项目：河南省教育厅科学技术研究重点项目
(12A560013)。
求钢纤维高强混凝土梁在第一次静载试验及经历
一定疲劳循环次数重复加载后的变形发展规律以
及钢纤维对其的影响在设计试验梁时主要考虑了
钢纤维掺人范围的变化。
试验梁均采用跨中单点分级疲劳加载。为模拟
试件实际工作情况，试验梁两端采用平板橡胶支
座。安置试验梁时力求几何对中，并保持两支座等
高。加载点与支座处均垫有钢板，以防止发生混凝
土局部压坏。疲劳试验采用固定最大及最小应力水
平的等幅正弦波加载，施加的疲劳荷载最大值为
0．5Mu，最小值固定为0．15帆(根据试验机能够控制
的最小荷载选取)。
根据混凝土结构试验方法标准网，等幅疲劳试
验加载程序包括静载试验、疲劳试验和破坏试验三
个阶段：在静载试验阶段，按照静力单调加载试验
的加载程序进行，首先进行预加载，检验设备是否
正常后进行加载至疲劳上限、卸载的静载试验；在
疲劳试验阶段，进行等幅疲劳试验，加载频率为
5Hz，在保持加载频率的基础上反复调节保持荷载
稳定，使误差不大于±3％。试验过程中，动载循环至
1万、5万、10万、15万、20万、5O万、100万、150万