钢纤维混凝土梁的试验研究

　　钢纤维混凝土梁的试验研究张祖绵张宁2（1.宁夏大学土木工程系，宁夏银川750021；2宁夏建设厅建设公司，宁夏银川750021）试验证明，用梁内配置钢箍和加入钢纤维的方法，在钢箍和钢纤维的共同作用下，达到提高抗剪承载力和改善混凝土的脆性性质的目的是可行的，也是可取的。

　　分类号：（中图）TU753：A本文研究的主要目的是：①了解钢筋混凝土梁在加入钢纤维后的力学性能；②找出以钢纤维代替钢箍作为满足斜截面抗剪强度要求的传统方法；③研究钢纤维及钢箍共同工作，以改善斜截面的抗剪强度。

　　试验研究结果表明，在普通混凝土中加入钢纤维，能提高混凝土的抗压强度、弯曲抗压强度、抗剪强度和改善混凝土延性等力学性能。

　　1试验方法试验在3组钢筋混凝土梁上进行，每组为3根，共计9个试验梁。

　　试验梁加荷示意图试验梁用下列材料制成：①普通硅酸盐625水泥；②骨料a石子（大粒径为10mm），b砂子（细度模量为2.27）③钢筋均使用I级热轧变形钢，纵向受拉钢筋为16，受压钢筋为似0，钢箍为蚝；④钢纤维的直径为令0.7mm，长度为42mm，极试验梁混凝土设计的抗压强度为35MPa，相当于C50混凝土（规范规定C50混凝土的强度标准值32，/.=35）。混凝土配合比采用重量比，用滚筒式搅拌机搅拌，经过搅拌，钢纤维能均匀地分散在混凝土中。试验梁混凝土浇注时，用令25mm的插入式振捣棒振捣密实，用湿麻袋覆盖24h后，浸入水中养护28d如所示，试验梁的加荷试验在万能试验机上进行，每次加荷5kN. 2试验结果2.1钢纤维混凝土的强度特征钢纤维含量不同钢纤维含量相关强度的比较2.1.1抗压强度从显示，当钢纤维含量v/从0 ~2时，抗压强度增长率约为30. 2.1.2弯曲抗压强度从显示，当钢纤维含量v/从0 ~2时，弯曲抗压强度的增长率约为55. 2.1.3抗拉强度从显示，当钢纤维含量vf为2时，抗拉强度增加了一倍，抗拉强度与抗压强度、弯曲抗压强度相比是三者中增长大的。

　　2.2破坏方式全部试验梁的试验表明，从开始加荷到条裂缝出现，梁的荷载与变形具有线性的特征。

　　是试验梁000V0的破坏方式。

　　3钢纤维配筋的抗剪承载力分析bookmark4 000V0破坏方式试验梁内无钢箍及弯曲钢筋的情况下，可应用材料力学公式，计算得到混凝土抗拉强度。在一定荷载下出现条裂缝，然后裂缝沿主拉应力轨迹线发展，梁出现斜裂缝后迅速断裂破坏。这是梁在剪压区内脆性材料剪切破坏的典型方式。

　　当梁有钢纤维加强的情况下，梁就能抵抗较高的剪切应力，混凝土的延性有明显的增强。全梁的破坏方式，从剪弯区段向弯曲区段转变。如果钢箍按规范计算所需要量的一半配置，加入钢纤维的含量为1，全梁的破坏方式出现了从剪弯区段转变为弯曲区段的临界点。

　　当梁内仅配置钢箍，而无钢纤维时，梁裂缝开裂较大，但当钢纤维含量从0增加到2，由于钢纤维和混凝土结合在一起，而防止了混凝土在荷载作用下开裂和断裂，并且也改善了混凝土如干缩等与荷载无关的变形和裂缝。

　　2.3弯曲变形的特性和剪切强度所有试验梁所表现的荷载与挠度的关系几乎是相同的，在开始加荷到条裂缝出现的阶段是线性的，而裂缝出现以后的阶段，均表现为非线性的弯曲变形特征。

　　在混凝土中，当正应力达到混凝土的极限抗拉强度时，混凝土受拉开裂，它所能承担的剪应力为零。随着拉应力减小及压应力增大，混凝土的抗剪强度将逐渐增长，由于压应力的增大，混凝土内部的微裂缝也明显发展，使抗剪强度重新下降。上述混凝土的破坏机理与试验结果是一致的。

　　由于加入了钢纤维，改善了混凝土的延性。钢纤维显著的作用是增进了钢筋混凝土梁的斜裂缝截面的抗剪强度。钢纤维混凝土梁可以减少相当数量的钢箍。试验证明，使用按规范计算的钢箍用量的50，同时使用1含量的钢纤维是合适的。

　　在钢纤维和钢箍的共同作用下，能达到提高混凝土4斜裂缝的长度为ina图中Vu为斜截面上的抗剪能力；V.为压应力区混凝土承担的剪力；Va为斜裂缝中残存的骨料咬合力；为纵向受拉钢筋的销栓作用；Vf为钢纤维沿斜裂缝拔出力的垂直分力。

　　如梁内无横向配筋，而混凝土中加入了钢纤维，则作用在破坏斜裂缝中的剪力总量V，可写成由横向配筋钢箍、纵向钢筋和混凝土截面共同组成的终抗剪承载力，可由下列公式求得一（3）中P为纵向配筋率；。为混凝土抗压强度（MPa）；0为梁的有效高度（mm）ds为剪切长度（mm）Av为配置在同一截面内箍筋各肢的全部截面积A、v=nAw，其中n为同一截面内箍筋的肢数，Asvi为单肢箍筋的截面面积（mm2钢筋抗拉强度设计值（Nmm2）s为沿梁长度方向箍筋的间距（mm）；b为梁的宽度（mm）。

　　如所示，脱离体除满足公式（1）的竖向力平衡条件外，尚应满足公可以计算得到受压区高度x及中和轴高度h0一Xc，形成钢纤维分担梁的剪切力的斜裂缝截面面积是b（U通过斜裂缝截面的钢纤维数量，按下列公GB/10―1989混凝土结构设计规范S.（责任编辑、校对王岳昭）