再生混凝土梁抗剪計算方法研究

余方　殷燦彬

[摘 要]本文在再生混凝土梁與普通混凝土梁的抗剪破壞過程相似的基礎上，對再生混凝土梁抗剪機理進行探討，得出再生混凝土梁抗剪承載能力標準值的估算公式。

[關鍵詞]再生混凝土梁；抗剪性；計算公式

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2015.17.162

再生性混凝土梁抗剪試驗共4根梁，其中一根為天然粗骨料對比梁，編號RCL5；兩根再生粗骨料取代率為50%、100%；而細骨料均為天然黃沙（粒徑0～5mm）的再生性混凝土梁，編號分別為RCL6與RCL7；一根再生粗骨料取代率100%，細骨料為再生性細骨料（粒徑0～5mm），本文將這種梁稱為全再生梁，編號RCL8。

在此之前已對3根再生混凝土梁的抗剪性能與普通混凝土梁進行了對比研究，得出再生混凝土梁與普通混凝土梁的抗剪破壞過程相似，均有彈性階段和非彈性階段，再生混凝土梁應用于工程實際是可行的。在以前的研究基礎上，本文主要對再生混凝土梁抗剪計算方法進行研究。

1 再生混凝土梁抗剪機理探討

根據試驗結果，再生混凝土梁抗剪的破壞形態與普通混凝土梁的相似，故可參照取普通混凝土梁破壞時的受力狀態來分析再生混凝土梁的抗剪機理。再生混凝土梁抗剪破壞時的受力情況如下圖所示。

再生混凝土梁抗剪破壞時的受力簡圖

設試驗梁在達到極限狀態時，剪壓區高度為x，忽略臨界斜裂縫間的骨料咬合力和縱筋的銷栓力，則有下列平衡方程：

由于4根梁達到抗剪承載能力時縱筋和箍筋應變均大致相等，故根據以上三式，再生混凝土梁抗剪極限承載能力較小的原因主要是，再生混凝土比普通混凝土抗剪能力低。根據文獻，在相同正應力σ作用下，混凝土的抗剪能力與其極限抗拉強度呈增函數關系。試驗結果表明：與普通混凝土相比，再生混凝土的極限抗拉強度較低，隨之，抗剪強度較差。

值得指出的是，對于再生混凝土梁，其臨界斜裂縫間骨料的咬合力機理與普通混凝土略有不同。對于普通混凝土，天然粗骨料的強度遠大于水泥石的強度，在斜裂縫表面處骨料可能突出表面，突出的天然粗骨料將阻止斜裂縫兩側相對滑移，此即所謂咬合力；再生粗骨料的孔隙率比較大，且存在許多微裂縫，在其臨界主裂縫處容易被拉斷，斜裂縫表面只有少量的粗骨料突出表面，骨料咬合力主要取決于裂縫面間摩擦力的大小。

2 計算公式的推導

本文試驗的研究結果表明，在縱筋配筋率、截面尺寸、基體強度都相同的條件下，為了結構設計的方便，本文結合我國規范中的斜截面受剪承載力計算方法。以本文的試驗數據為依據，探討再生性混凝土梁斜截面受剪承載力的計算方法，得到適合再生性混凝土梁特點的受剪承載力計算公式。抗剪承載力規范法和試驗實際對照結果見表1。

相對于普通混凝土梁，再生混凝土梁的抗剪能力略差。一方面如果用普通混凝土梁的計算公式直接計算再生混凝土梁的抗剪承載力，將是偏于不安全的；另一方面在再生混凝土走向工程實際中，確實需要簡便適用的計算公式，故本文根據我國規范，結合再生混凝土特點，對再生混凝土梁抗剪承載力公式做了初步探討。

3 小 結

從以上研究中，可以得到如下初步結論。

一是再生混凝土梁與普通混凝土梁的抗剪破壞過程相似，均有彈性階段和非彈性階段，再生混凝土梁應用于工程實際是可行的。

二是再生混凝土梁的抗剪承載力隨著粗骨料取代率的增加而減小，而細骨料的取代率對其影響較小；再生混凝土梁抗剪承載能力標準值可以按照式（5）進行估算。

參考文獻：

[1]中國建筑科學研究院.普通混凝土配合比設計規程（JGJ55—2000）[M].北京：中國建筑工業出版社，2001.

[2]中國建筑科學研究院混凝土研究所.混凝土實用手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，1994.