王牌 土木工程的发展 1687 - 8094 1687 - 8086 Hindawi出版公司 10.1155 / 2015/980840 980840年 研究文章 双跨混凝土板上后张滑移的影响 福尔摩斯 尼尔 伯恩 Eoin Ronagh 哈米德 土木及结构工程的学校 都柏林理工学院 博尔顿街,都柏林1 爱尔兰 dit.ie 2015年 9 4 2015年 2015年 30. 01 2015年 19 03 2015年 9 4 2015年 2015年 版权©2015年尼尔·霍姆斯和Eoin恩。 这是一个开放的文章在知识共享归属许可下发布的,它允许无限制的使用,分布和繁殖在任何媒介,提供最初的工作是正确的引用。

探讨不当的影响后张的双向跨混凝土板中心点负荷。由于板滑动,仅支持条件只提供1路的跨越行动可能导致过早失效的危险的后果。后张可以加强对控制变形量和冲剪的平板开裂在服务负载下与传统的冲剪加固方法相比,导致更多的细长结构和时间跨度的经济解决方案。但是,如果方法不正确应用,这些薄层板可以通过冲压失败脆弱和突然的方式在适用性极限状态和过度偏转。包含传统的抗剪钢筋混凝土板进行充分证明了临界冲剪周长,定义为两次板的深度,从测量挠度和裂缝模式分析确认。

 1。介绍

许多不同的设计代码用于冲剪 1- - - - - - 3]。在爱尔兰,混凝土结构的设计遵循的指导方针 3)是基于模型代码1990 ( 4]。然而,大多数的公式在本质上是经验 5, 6]。

一般来说,三个因素导致nonreinforced混凝土的剪切强度,即混凝土压缩领域,纵向抗拉钢筋的销作用和联锁骨料的性质。Eurocode 2 ( 1)方法设计与冲剪破坏固体混凝土板定义了关键控制周边( u 1 )如图 1在哪里 d 板的平均有效深度。这周边应该最小化,在图所示的例子 2不同的横截面。冲剪的方法采用Eurocode阻力板没有剪切钢筋是实证和假设剪切阻力来自剪切能力统一行动的有效面积部分考虑。

从加载面距离控制的周长 2]。

关键控制周边列有不同的横截面( 1]。

混凝土板的后张会导致提升链则在强调[ 7]。虽然这可以减少自重变形量,也可以提高其支持上面的板,特别是双向生成板( 8]。posttensioned板也可滑动期间强调,侧向约束不足(相邻板和/或砌体墙),还可以改变的支持条件( 9]。的影响,这是很难注意到网站,它可以导致增加开裂和减少性能由于这些薄石板与减少钢筋( 10, 11]。

接下来的实验段上演示了后张滑移的影响跨越跨越点负荷相比传统的弯曲和冲剪加固。

 2。实验计划

三个 1100年 × 1100年 × 140年 毫米厚混凝土板是用于测试。石板S1-S3在中心点负载下的性能评估应变、挠度、裂缝模式分析强化细节的三个板占一个双向跨板与S1和S2冲剪钢筋。板S3不包含冲剪加固的目的是确定有效的后张钢筋在减少这种模式的失败。的支持条件测试平台提供了一个简支双向跨越安排。图 3显示了 One hundred. × 150年 × 8 mm RHS框架用于支持板在测试期间。

RHS框架用于支持混凝土板。

 2.1。混合的比例

这个研究包括了杰姆我水泥混凝土(500公斤/米3)遵守 12)是作为胶结材料固定水水泥(w / c)比值为0.45。细和粗骨料在爱尔兰当地来源获得。是中粒级砂使用的细骨料和粗骨料被石灰岩20毫米的最大大小。在混合之前,确定骨料的吸水率和水添加到混凝土进行相应的调整,以满足这一点。

比例混合后的试验,最终确定这暴跌100至150毫米(S3类衰退)( 13)可以实现。混合比例列于表 1。

混合比例。

质量(公斤/米的成分之一3)
水 杰姆我 足总 CA
10毫米 20毫米
225年 500年 605年 445年 445年

费尔南多-阿隆索:细骨料;CA:聚合。

2.2。混凝土生产

具体使用平底锅搅拌机制造。对于每一个组合,一个板( 1100年 × 1100年 × 140年 毫米),三个数据集( 150年 × 150年 × 150年 毫米),两个100×200毫米长圆柱体直径。每个组合都有一个0.20米的体积3包括损耗为10%。混合后,在50毫米厚层混凝土倒进模具,每层振实振动台有一段时间,直到没有更多的气泡表面上可见。养护提供的混凝土放置一张聚乙烯在标本24小时从表面蒸发的水分。脱模后,石板被包裹在湿tarp并存储在一个实验室在20±3°C到测试。立方体和圆柱体放在水养护箱20 (±1)°C到测试。

 2.3。和易性

和易性(即。,consistence) of the concrete was measured immediately after its manufacture in terms of slump in accordance with [ 14]。

 2.4。抗压强度

抗压强度是由破碎三150毫米的立方体7天为每个组合按照BS EN 12390 - 3测试硬化混凝土( 15]。七天岁被选为测试板,因为它是一个典型的应用后张连同N / 25毫米的最小抗压强度2。

 2.5。抗拉强度

间接抗拉强度是由分裂两个气缸200毫米(100毫米直径)为每个混合按照7天( 16]。

 2.6。强化细节

数据 4- - - - - - 6和表 2总结了应变仪的位置。纵向钢筋应变仪(6毫米直径)被放置在钢筋中跨在两个正交方向板。增加应变读数的准确性和评估发生在钢筋弯曲的程度,两个指标被放置在每个钢筋的顶部和底部。

钢筋应变计标签和位置。

应变计的标签 板数量 应变片的位置
1.1 S1 的顶部 x 方向抗弯加固
1.2 的底部 x 方向抗弯加固
1.3 的顶部 y 方向抗弯加固
1.4 的底部 y 方向抗弯加固
2。1 S2 的顶部 x 方向抗弯加固
2。2 的底部 x 方向抗弯加固
2。3 的顶部 y 方向抗弯加固
2。4 的底部 y 方向抗弯加固
2。5 在周边1站的链接
2。6 在周边2站的链接
2。7 在周边3站的链接
3所示。1 S3 的顶部 x 方向抗弯加固
3所示。2 的底部 x 方向抗弯加固
3所示。3 的顶部 y 方向抗弯加固
3所示。4 的底部 y 方向抗弯加固
3所示。5 的顶部 x 方向抗弯加固(L2)
3所示。6 的底部 x 方向抗弯加固(R2)
x 1 4 混凝土顶面 x 方向
y 1 4 混凝土顶面 y 方向

强化细节和应变仪1.1到1.4的位置在板S1。

强化细节和应变仪2.5到2.7的位置在板S2(指标2.1到2.4是相同的在板S1 1.1到1.4)。

强化细节和应变仪3.1到3.6的位置在板S3。

应变仪也放在一个剪切连接腿(6毫米直径×100毫米长)板S2(2.5和2.7)在每一层评估其在加载压力剖面。两个额外的纵向钢筋应变仪被放置在顶部钢筋弯曲钢层的两端posttensioned板(板S3)来确定强调在纵向钢筋的影响。应变仪被安装到钢通过砂光条,抛光他们使用脱脂剂和应用使用快速干燥强力胶。导线焊接到终端和多层次的保护漆。准备应变仪的一个例子在钢铁如图 7。

应变仪连接到嵌入式钢筋。

七个变量线性位移传感器(线性)放置在每个板的下端背面记录在加载和变位来定位冲剪周长(数字 8和 9)[ 17]。一个额外的线性是放置在板的中心S3 (PL)在强调记录偏转的预应力效果显示了线性排列在所有三个板。图 10显示了线性安排每个板的顶部表面。

在所有板的底线性安排。

每个板的底线性定位。

线性的位置所有板的顶部。

 2.7。后张管

试样S3作为无粘结posttensioned板设计和测试。链用于预应力过程期间被孤立于混凝土铸造和测试使用塑料管道(图20毫米直径 11),插入预制孔切成模板。

PVC管位置前铸造。

每个板是有四个8毫米直径解除眼睛(图 12)来帮助运动。每只眼睛是超过200毫米的表层下抗弯加固和凸现90毫米超过混凝土的表面。

在铸造吊耳的位置。

 2.8。后张轴承板

分发压缩部队进入板S3在安全控制的方式复合17毫米厚钢轴承板(图 13)准备两个12毫米孔接收预应力链( 18, 19]。

钻井前钢轴承板块。

 2.9。预应力过程

铸造后,PVC导管被削减混凝土面板的一侧,以确保充裕的平面钢板在强调反对。钢铁股是美联储通过轴承楔板和导管和一桶是固定在两端。链是拉教确保任何松弛了 20.]。

强调链的使用25 t液压执行monostrand杰克,如图 14校准压力200酒吧等于65.1 kN强调力量和1252 N /毫米的压力2对应链的抗拉强度的67% ( f pk = 1860 N /毫米2)。杰克被放置到“活”的链(数字 15和 16)和阻止另一端移动的锚“死胡同”。一旦强调杰克压力达到200条,顶起停了下来。

25 t液压monostrand杰克。

死亡和生活结束锚。

活结束锚。

十10股是强调在两个正交方向,一个逻辑强调计划是用来占弹性变形的影响随着posttension力应用于预应力水平转移到板。与多个链,强调第一不造成任何损失,尽管具体经历缩短,杰克才删除指定的预应力应用(校准)值因此否定任何弹性变形。然而,强调第二链并造成损失由于混凝土缩短在前。如果强调过程发生在一个连续的方式在预应力损失迫使由于弹性形变的最后链链将范围从零压力最大的。

因此,链是强调“跳过”的方式( 19, 20.)与第二个张拉从之前的最远方的。下一个链预应力是相邻链1等等,直到所有20被强调。在图所示的方法 17。

强调过程。

此外,该股平行 x 设在先张拉这些平行 y 设在这些是位于一个小怪癖。阅读这些应变仪是用来证实链上的张拉的影响混凝土构件。

 3所示。讨论的结果 3.1。和易性

经济衰退值记录在图所示 18显示所需的可加工性(100 - 150毫米)是实现所有的混凝土。混凝土混合物S3衰退比其他人略高但与抗压强度结果(图 18)很明显,没有显著的影响。

衰退的价值观。

 3.2。抗压强度

抗压强度结果呈现在图 19。如图所示,整个混凝土达到指定的特征强度(35 N /毫米2)。有轻微下降,强度板S3对应于衰退结果越高,混合(图 18),这可能表明多余的水添加到错误。然而,随着混凝土强度达到设计被认为是令人满意的。

抗压强度结果。

 3.3。抗拉强度

提出了抗拉强度图 20.。如图所示,所有混凝土达到最小抗拉强度为3.0 N /毫米2。的抗拉强度与抗压强度板S3略低于别人。

抗拉强度的结果。

 3.4。板S1结果 3.4.1。应变分析

板S1的失败发生在256 kN的负载。预计的破坏载荷(使用( 3])是201 kN。应变计结果如图 21- - - - - - 23表1.1制动测试期间。

应变计1.2,时间流逝分析板S1。

应变计1.3,时间流逝分析板S1。

应变计1.4,时间流逝分析板S1。

图 21显示了与加载应变计1.2中增加弯曲钢筋的底部( x btm)表明钢筋对板的负荷能力的贡献。在40 kN,增加弯曲钢筋的应变在顶部栏( y 前,平行 y 方向)观察(图 22)和低是由于当地的压缩。直到160 kN压缩应变记录。在40 kN,应变在酒吧线性增加到大约3200 με对应于一个负载240 kN的酒吧开始产生。

 3.4.2。弯曲钢筋混凝土板S1:变位

变形量的参考点f数据所示 24和 25。在“postfailure”,失败后的瞬间,变形线性显示相当大的偏差。然而,E点挠度下降表明之间的冲剪关键周边坐落点C和E . Eurocode建议建议检查的关键周边距离2 d 从承载面积与210毫米的承载面积或从支持边(240毫米 21]。

支持(偏转V的距离 y 方向)。

支持(偏转V的距离 x 方向)。

类似的偏转模式中可以看到图 25。在postfailure,挠度在B和D大大增加,F,它减少表明冲孔的关键周边位于150毫米到275毫米之间的距离。线性阅读顶部表面图所示 26消极的偏转指示板隆起的地方。可以看到,结果显示一个3.8毫米的隆起的角落板的破坏载荷(256 kN)。

负载偏转板上S1 V的角落。

 3.4.3。裂纹模式分析

图 27显示了失败后裂纹模式在板的底部。表示,一个明确的定义良好的冲剪周长与失败周边可见传递位置C和E确认线性变形之间的数字 24和 25。

裂纹在板底S1模式。

 3.5。板S2的结果 3.5.1。破坏载荷分析:板S2

板S2的失败发生在一堆293 kN由于其无法维持负载后这一点。这个试样的理论冲击破坏载荷计算278 kN(使用cl 6.4.5 6.52[(1)表达式 1])。

 3.5.2。应变仪分析

应变仪的结果2.2 - -2.4所示的数据 28和 29日。可以看到,应变计 x (酒吧, y )随加载直到破坏载荷(293 kN)。压力增加的趋势证实了酒吧通过应变的弹性范围增加速度比外加负载,直到大约3000 με酒吧的行为可塑性。

时间流逝,计2.2酒吧, y btm。

时间流逝的指标栏, x 。

也显示在大约80 kN应变的变化,第一个裂纹发生。应变发生在酒吧里的一个线性增加到大约280 kN (3200 με)强化假定了。

 3.5.3。剪切应变仪的联系

计2.5到2.7的应变数据链接L1 L3,分别如图所示 30.。可以看到,一个剪切力是由混凝土和经验丰富的超过其抗拉能力。链接交叉裂缝造成的容量部分表明经历了拉伸应力和积极应变的链接。链接L3经历了最积极的应变。链接L2经历了225 kN的负面压力,直到负载应用。

在剪切应变读数记录链接。

 3.5.4。板的变形分析:底

数据 31日和 32显示变形量在位置从0 f支持边缘最大中心(7.2毫米293 kN)表明板在弯曲失败。

传感器位移( y 方向)。

传感器位移( x 方向)。

 3.5.5。变形分析:顶面

图 33显示上表面的变形量与在板S1没有隆起在前面左角落。

偏转板S2-load V的角落。

 3.5.6。裂纹模式分析

板的裂纹模式S2 postfailure如图 34。承载面积内的板在冲剪失败(周长P, Q, R, S)和裂缝形成的一部分长弯曲裂缝。尽管裂缝是由弯曲机制,裂纹表面的能力降低导致冲剪裂缝的形成。

裂纹在板底S2模式。

 3.6。板S3的结果 3.6.1。张拉分析

短期内预应力损失和随后的力量转移到具体的部分是由附加八应变仪的顶面六个连接到四钢筋弯曲钢。

 操作。混凝土应变仪分析

链板平行 x 方向是张拉第一(图 35),效果如图 36。正如预期的规 x 1 位于正上方链的位置1,经验丰富的最大压应变结果应用在张紧链的轴向载荷。看来,仪表 x 3 (上)和 x 4 (下图)经历了一个小的拉伸应变。因此,虽然在压缩板是在附近位于毗邻强调链,张力是诱导在板上的位置 x 3 和 x 4 (图 36)。

在事件1板的行为。

菌株应用平行轴向压缩。

第二根张拉下直接衡量 x 4 。张紧的菌株指标的影响 x 1 来 x 4 如图 37。可能看到,计位于链的顶部被张拉正在增加在压缩应变是最远的两个指标表现出紧张。除了提供信息板的效果在强调,强调突出的应变仪平行方向的预应力力损失发生在混凝土立即结束后一个事件,也就是说,杰克的强调。之间发生的损失事件1和事件的开始2月底由不断变化的应变计读数 x 1 来 x 4 。

菌株应用平行轴向压缩。

立即结束后事件1,应变仪 x 1 读取43的压缩应变 με(图 38)。张紧链两个发生的时候,也就是说,事件的开始时间2,这个压缩应变下降到19 με。这表明链周围的混凝土1正在经历一个较小的压应力时强调链两个事件1月底。有重大损失在预应力力从事件1月底到强调链两种。最可能引起预应力损失的力是由于安克雷奇拉紧损失前面讨论的。

应变阅读 x 1 来 x 4 端事件1开始事件2。

图 39显示的总压力仪表的增加 x 1 来 x 4 在时间紧张所有10股 x 方向。可以看到,压缩压力发生在最高的位置 x 2 和 x 3 这是由于张拉的顺序进行。

总应变增加的方向 x 。

四个指标位于垂直于强调事件期间1 - 10的方向。菌株在图的记录 40在仪表显示拉力菌株发生 y 1 来 y 4 最大值出现在仪表 y 2 和 y 3 。通过应用的压缩力 x 方向轴向缩短的方向强调伴随着横向延伸,即扩张正常应用负载。假定混凝土板作为一个未裂开的部分,这个横向扩张的大小可以归因于泊松比。

总应变增加的方向 y 。

 3.6.3。钢应变仪

四个弯曲板内钢筋的菌株S3如图 41。如图所示,有明显的损失在应变之间的酒吧在转换期间张紧链表明预应力损失和压缩力应用于板。

酒吧, x 应变计3.3和3.4。

 3.6.4。破坏载荷分析

板的破坏载荷S3是252 kN(图 42)。到达这个负载,板易碎的方式失败。

负载V板S3的时候了。

 3.6.5。应变仪分析

应变仪位于3.3和3.4条, y 表现出更大的压力比在酒吧, x (3.1和3.2),如图 43。首先开裂发生平行板 x 方向90 kN的负载。第一个裂纹通过钢筋150 kN的负载。然而,到达失败,菌株在酒吧, y 三倍的酒吧, x 。数据 43和 44都表明,酒吧都没有了这是意想不到的考虑,一旦已经达到了最大负载,板无法维持任何增加负载。

负载V的应变(指标3.1 - -3.4)。

负载V的应变(平均读数)。

 3.6.6。变形分析:变形Results-Soffit板

数据 45和 46显示的变位 y - - - x 分别的方向。可以看到,两个方向的变形量不符合预期的双向跨板的。比较各种线性沿两个正交的方向偏转的大小有明显的区别。最大的垂直偏转记录减少石板下面的应用程序。的变形量 x 方向指示板偏转是单向的跨越。这表明,板S3在测试之后的后张略少支持沿着石板 y 方向。

传感器位移(P.L.,A, C, E)。

传感器位移(P.L.,B, D, F)。

 3.6.7。变形分析:顶面

图 47表明没有隆起的前左、前右角落与隆起发生在左,在较小程度上,在后面的角落。

偏转板S3-load V的角落。

 3.6.8。裂纹模式分析

图 48显示了裂纹图形的底板后失败。第一个裂纹形成身上。ECA只有轻微的开裂发生在点。所示的脆性破坏裂纹发生在一堆236 kN的底板穿孔通过顶部边缘。

板裂纹模式失败表面上S3。

 3.7。S1-S3板间的比较结果

加载失败是256、293和252 kN石板S1-S3,分别。而冲剪加固板S2收益率更高的负载能力,滑移的影响在S3中创建了一个1路的生成系统容量的减少。失败的模式也证实了这个脆弱的,突然崩溃的行为中观察到S1和S3与冲孔板在弯曲中观察到S2。钢筋的应变行为S1建议装载点下的酒吧了,虽然这将是预期在S3中由于创建方法生成板和脆性破坏机制,这并非如此。

S1的变位和S3显示失败通过具体的冲压。S2,证明与最大挠度弯曲行为集中发生。明确定义裂纹模式在S1和S3表明冲剪周长。S2,然而,并没有产生一个定义良好的裂缝模式具有良好的分散和环状浓度下的负载。虽然他们是由一个弯曲的机制,裂纹表面的能力降低导致冲剪裂缝的形成。

 4所示。结论

以下的结论从上面的工作总结如下。

关键的冲剪的确切位置周边指定位置的距离 2 d 住客 从承载面积的脸。结果,在板的挠度和裂缝分布图分析S1,表明,该周边是准确的。

板没有剪切钢筋的抗冲剪(S1)产生了一个保守的负载估计的201 kN相比与实验256 kN的破坏载荷问题的可靠性方法对小横截面板深度。

外部轴向力的引入增强了双方的抗弯和抗剪能力部分。

支持条件影响的结果。在这里使用的支持平台应用足够的抵抗力量,在测试过程中必须小心以确保准确模拟条件设计的支持条件。

虽然预应力已被证明的好处,测量力转移和随后的损失是一个艰巨的任务和额外的要注意这些关键因素。

 利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

 Eurocode 2:混凝土结构设计,2004年 BS 8110 混凝土结构使用,1997年 是Eurocode 2:混凝土结构的设计,2008 拉西Euro-International du混凝土 1990年Ceb-Fip模型代码:设计代码 1993年 拉西Euro-International du混凝土 Muttoni 一个。 施瓦兹 J。 的行为没有剪切钢筋梁和冲孔板 1991年 62年 瑞士苏黎世 IABSE讨论会 里根 p E。 Braestrup m·W。 在钢筋混凝土冲剪 公告信息栏。 1985年 168年 床上 康 t . H.-K。 华莱士 j·W。 冲孔的钢筋和后张混凝土板柱连接 ACI结构杂志 2006年 103年 4 531年 540年 2 - s2.0 - 33747040577 Foutch d . A。 赌博 w . L。 Sunidja H。 测试后张天板边缘混凝土柱连接 ACI结构杂志 1990年 87年 2 167年 179年 2 - s2.0 - 0025404292 Pavic 一个。 雷诺兹 P。 沃尔德伦 P。 班尼特 k·J。 关键的审查指南检查振动后张混凝土地板的使用可靠性 水泥和混凝土复合材料 2001年 23 1 21 31日 10.1016 / s0958 - 9465 (00) 00069 - x 2 - s2.0 - 0035246879 克劳斯 M。 Milmann B。 Mielentz F。 streich D。 Redmer B。 迈耶 K。 Langenberg K.-J。 Schickert M。 超声成像的方法调查后张混凝土结构:人工灌浆的接口研究断层及其验证 杂志的无损评价 2008年 27 1 - 3 67年 82年 10.1007 / s10921 - 008 - 0033 - 5 2 - s2.0 - 53649086188 Lovrovich j·S。 麦克莱恩 d . I。 冲剪板的行为有不同限值比率 ACI结构杂志 1990年 87年 5 507年 512年 2 - s2.0 - 0025486131 英国标准学会 BS EN 197 - 1、水泥:水泥组成、规范和合格标准普遍 2000年 英国伦敦 英国标准学会 英国标准协会 BS EN 206第1部分,混凝土:规范、性能、生产和整合 2000年 英国标准协会 BS EN 12350 - 2 测试新浇混凝土:坍落试验,2009年 英国标准学会 BS EN 12390 - 3,测试硬化混凝土:试样的抗压强度 2009年 英国伦敦 英国标准学会 英国标准协会 测试混凝土:劈裂抗拉强度的确定方法 1983年 英国伦敦 英国标准协会 BS 1881 - 117 唐ydF4y2Ba k . H。 通 K。 唐 c . Y。 直接strut-and-tie预应力深梁的模型 结构工程杂志 2001年 127年 9 1076年 1084年 10.1061 /(第3期)0733 - 9445 (2001)127:9 (1076) 2 - s2.0 - 0035450945 Triantafillou t . C。 剪加固的钢筋混凝土梁使用环氧树脂粘合玻璃钢复合材料 ACI结构杂志 1998年 95年 2 107年 115年 2 - s2.0 - 0032027139 毛伊岛 一个。 Mirambell E。 埃斯特拉达 我。 施工过程的影响和板预应力复合可服务性行为的桥梁 结构钢研究杂志》上 2003年 59 2 135年 163年 10.1016 / s0143 - 974 x (02) 00029 - 9 2 - s2.0 - 0036487723 Muttoni 一个。 冲剪强度没有横向加固钢筋混凝土板 ACI结构杂志 2008年 105年 4 440年 450年 2 - s2.0 - 48949116727 Bazant z . P。 曹 Z。 尺寸效应在石板冲剪破坏 ACI结构杂志 1987年 84年 1 44 53 2 - s2.0 - 0023164393