徐 勇,毛宇光,劉翼瑋,蘇 捷,杜運(yùn)興,史才軍

(1.湖南大學(xué) 土木工程學(xué)院 綠色先進(jìn)土木工程材料及應(yīng)用技術(shù)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖南 長(zhǎng)沙 410082;2.湖南大學(xué) 湖南省綠色與先進(jìn)土木工程材料國(guó)際創(chuàng)新合作中心,湖南 長(zhǎng)沙 410082;3.湖南大學(xué) 建筑安全與節(jié)能教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖南 長(zhǎng)沙 410082)

0 引 言

地聚物是一類由含有硅鋁酸鹽活性組分的在堿激發(fā)條件下制備的無(wú)機(jī)膠凝材料[1],其生產(chǎn)能耗低,二氧化碳排放少,比硅酸鹽水泥更符合土木工程綠色發(fā)展的需求[2-4]。研究表明：地聚物混凝土(geopolymer concrete,GPC)相對(duì)于普通混凝土(portland cement concrete,PCC)表現(xiàn)出更高的早期強(qiáng)度[5-6],更好的耐高溫性[7-8]、更優(yōu)的耐化學(xué)腐蝕性[9-11]、抗?jié)B性[12]和抗凍融性[13-14]。但GPC的彈性模量和抗拉強(qiáng)度較低[15-16],脆性遠(yuǎn)高于PCC[17-18],且會(huì)產(chǎn)生更多的干縮微裂縫[19-21]。

近年來(lái),針對(duì)GPC結(jié)構(gòu)性能的研究逐漸增多,尤其是GPC梁的抗彎性能受到了學(xué)界的重點(diǎn)關(guān)注。研究表明：GPC梁的抗彎性能與PCC梁類似,但GPC梁的抗彎剛度和延性要較低一些[22-25];GPC梁的承載能力隨著縱筋配筋率、混凝土抗壓強(qiáng)度和梁截面高度的增大而增強(qiáng)[26-29]。規(guī)范GB 50010—2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》及美國(guó)規(guī)范ACI 318—08中,受彎構(gòu)件正截面配筋設(shè)計(jì)方法適用GPC梁[29-30]。

與矩形截面梁相比,T形截面混凝土梁具有用量少、自重輕、力學(xué)性能優(yōu)等特點(diǎn)[31-32]。但是目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于GPC梁抗彎性能的研究大多集中在矩形截面梁,而對(duì)T形截面梁的研究較少。對(duì)于PCC梁,理論上翼緣寬度和厚度越大,抗彎性能越優(yōu),但研究表明：翼緣寬度與腹板寬度之比大于一定限值后,PCC梁抗彎承載力將不會(huì)繼續(xù)增加[33-35]。可見(jiàn)翼緣尺寸是影響PCC T形梁抗彎性能的重要因素,但對(duì)于GPC T形梁,翼緣尺寸的影響尚不清晰,有必要進(jìn)行研究。

基于此,筆者對(duì)5根GPC T形梁和1根PCC T形梁開(kāi)展了四點(diǎn)彎曲試驗(yàn),測(cè)試了梁的承載能力、撓度、縱筋應(yīng)變和裂縫行為,研究了翼緣寬度和厚度對(duì)GPC T形梁抗彎性能的影響;基于試驗(yàn)結(jié)果對(duì)現(xiàn)有的PCC規(guī)范中關(guān)于GPC T形梁正截面受彎承載力的適用性進(jìn)行了討論。

1 試 驗(yàn)

1.1 梁試件

根據(jù)GB 50010—2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》,筆者共制作了5根GPC T形梁試件和1根PCC T形梁試件,試件跨度2 100 mm,計(jì)算跨度1 800 mm,截面高度300 mm,腹板寬度120 mm。所有梁試件底部縱筋均設(shè)置90°標(biāo)準(zhǔn)彎鉤,在剪彎段布置的箍筋間距為90 mm,在純彎段布置的箍筋間距為150 mm。試件的設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表1,詳細(xì)尺寸和配筋見(jiàn)圖1、圖2。

表1 T形梁試件設(shè)計(jì)參數(shù)Table 1 Test parameters of T-beam specimens

圖1 T形梁試件尺寸Fig.1 Dimensions of T-beam specimens

圖2 T形梁試件截面尺寸及配筋Fig.2 Cross-sectional dimensions and reinforcement of T-beam specimens

1.2 材料及混凝土配合比

1.2.1 混凝土組成材料

1)水泥：42.5R普通硅酸鹽水泥。

2)礦渣、粉煤灰：礦渣由湖南三泓建材有限公司提供,粉煤灰為由長(zhǎng)安益陽(yáng)發(fā)電有限公司提供的F級(jí)粉煤灰,這二者的化學(xué)組成見(jiàn)表2。

表2 礦渣和粉煤灰的化學(xué)組成Table 2 Chemical compositions of slag and fly ash %

3)堿激發(fā)劑：由水玻璃、氫氧化鈉和碳酸鈉組成,水玻璃模數(shù)為3.34,其中Na2O含量8.3%、SiO2含量26.9%、H2O含量64.8%,NaOH和Na2CO3純度均為99%。

4)骨料：粗骨料為碎石,粒徑5～20 mm;細(xì)骨料為河砂,細(xì)度模數(shù)為2.80。

1.2.2 混凝土配合比

PCC和GPC的立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值設(shè)計(jì)都為30 MPa,混凝土配合比見(jiàn)表3。

表3 混凝土配合比Table 3 Mix proportion of concrete kg/m3

1.2.3 鋼 筋

表4為梁試件底部縱筋和箍筋選用的鋼筋型號(hào),及實(shí)驗(yàn)測(cè)得鋼筋的直徑φ、屈服強(qiáng)度σy、抗拉強(qiáng)度σt、屈服應(yīng)變?chǔ)摹ｍ敳考芰畹匿摻钚吞?hào)為HRB400,直徑為8 mm。

表4 鋼筋的力學(xué)性能Table 4 Mechanical properties of rebars

1.3 梁試件制備

1.3.1 堿激發(fā)劑配制

在試件澆筑前一天,按照配合比將片狀NaOH倒入水玻璃中,攪拌直至完全溶解,然后冷卻至室溫,密封保存。

1.3.2 GPC成型

按照配合比向攪拌機(jī)中加入碎石、河砂,攪拌3 min;加入礦渣、粉煤灰、碳酸鈉干粉,干拌至均勻狀態(tài);再加入水及提前配制好的堿激發(fā)劑,攪拌5 min,使得所有原材料完全混合均勻。隨即迅速將新拌的GPC混合料倒入梁試模中,用振搗棒振實(shí),在室溫環(huán)境下養(yǎng)護(hù)7 d,然后拆去試模。拆模后,梁試件繼續(xù)在室溫下養(yǎng)護(hù)至測(cè)試日期。

在澆注梁試件時(shí),制備3個(gè)150 mm×150 mm×150 mm的立方體試塊,及6個(gè)100 mm×100 mm×300 mm的棱柱體試塊,在室溫條件下養(yǎng)護(hù)至28 d齡期,測(cè)得混凝土立方體抗壓強(qiáng)度f(wàn)cu,軸心抗壓強(qiáng)度f(wàn)c、彈性模量Ec,并由fc′=0.8fcu計(jì)算混凝土圓柱體抗壓強(qiáng)度,結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 混凝土的力學(xué)性能Table 5 Mechanical properties of concrete

1.4 加載方式及測(cè)試內(nèi)容

采用四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)測(cè)試T形梁的抗彎性能,加載及測(cè)試裝置見(jiàn)圖3。2個(gè)加載點(diǎn)位于梁計(jì)算跨度的三等分點(diǎn)處,梁上的剪彎段和純彎段長(zhǎng)度均為 600 mm,通過(guò)分配梁將單一荷載對(duì)稱施加在T形梁試件上。采用量程為 1 000 kN 的液壓千斤頂來(lái)施加力控制載荷,千斤頂放置在分配梁跨中處,頂上布置力傳感器,為防止加載過(guò)程中偏心,在千斤頂下放置球鉸。

圖3 加載及測(cè)試裝置Fig.3 Load and test device

在跨中及支座截面布置5個(gè)位移計(jì),用以測(cè)試梁試件的撓度,在梁試件的跨中縱向鋼筋表面粘貼電阻應(yīng)變片,以測(cè)試梁試件純彎段的縱筋應(yīng)變。試驗(yàn)中,測(cè)試的力值、撓度、鋼筋應(yīng)變通過(guò)應(yīng)變箱實(shí)時(shí)采集。

分級(jí)施加荷載,每級(jí)加載后等待3 min,在梁試件變形穩(wěn)定后,觀察梁試件上原有裂縫的發(fā)展和新裂縫的出現(xiàn)等情況,并進(jìn)行標(biāo)記繪制,采用裂縫寬度觀測(cè)儀量測(cè)裂縫寬度。

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 裂縫行為和破壞模式

圖4為6根T形梁試件的裂縫分布及破壞模式。

1)施加荷載后,6根T形梁試件的純彎段均產(chǎn)生豎向裂縫,隨后裂縫逐漸向上發(fā)展;隨著荷載的增大,剪彎段腹板開(kāi)始出現(xiàn)斜裂縫,并不斷向加載點(diǎn)和支座方向發(fā)展,同時(shí)裂縫寬度變大、數(shù)量增多,當(dāng)斜裂縫發(fā)展至腹板和翼緣交界處,并沿著交界處延伸,這一時(shí)期純彎段裂縫發(fā)展極為緩慢。

2)當(dāng)荷載繼續(xù)增大時(shí),純彎段裂縫開(kāi)始迅速發(fā)展,在即將延伸至腹板和翼緣交界處時(shí),原有裂縫分叉,并發(fā)展至翼緣下表面,再發(fā)展至翼緣側(cè)面直至受壓區(qū);期間翼緣側(cè)面和下表面的交界處也產(chǎn)生豎向裂縫,并沿著翼緣側(cè)面和下表面延伸;最終受壓區(qū)混凝土出現(xiàn)水平裂縫,直至被壓碎;所有試件均發(fā)生適筋梁彎曲破壞。

3)GPC-300-60相較于PCC-300-60,裂縫數(shù)量多且分布散亂,這是因?yàn)镚PC內(nèi)部早期相對(duì)濕度降低速度快,引起表面張力快速下降,最終導(dǎo)致較大的早期收縮變形,使得GPC內(nèi)部基體產(chǎn)生的微裂縫更多[19-21];GPC-300-90相較于GPC-300-60,裂縫數(shù)量少,這說(shuō)明增加翼緣厚度可以減少裂縫數(shù)量。

2.2 荷載-撓度曲線

圖5為6根T形梁試件的荷載-跨中撓度曲線。由圖5可見(jiàn)：GPC-300-60與PCC-300-60的荷載-跨中撓度曲線發(fā)展規(guī)律相似,說(shuō)明混凝土類型對(duì)于T形梁受彎行為的影響不顯著。所有梁試件從開(kāi)始加載到彎曲破壞可分為3個(gè)階段。

1)階段1,6根梁試件均呈未開(kāi)裂狀態(tài),處于彈性階段,其撓度均隨著荷載成比例增大;當(dāng)荷載增大至開(kāi)裂荷載時(shí),梁的底部出現(xiàn)裂縫,荷載-撓度曲線出現(xiàn)第一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn),但由于翼緣的存在,第一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)不太明顯。

2)梁試件進(jìn)入帶裂縫工作階段即階段2,隨著荷載增大,荷載-撓度曲線開(kāi)始呈現(xiàn)非線性變化,但曲線形狀很接近直線,直到縱筋屈服。此階段的PCC-300-60跨中撓度要小于GPC-300-60,這表示相同條件下,GPC T形梁的剛度要低于PCC T形梁;GPC-200-60、GPC-300-60、GPC-400-60、GPC-500-60的跨中撓度依次減小,GPC-300-60的跨中撓度大于GPC-300-90,這表明隨著翼緣寬度和厚度增大會(huì)使得GPC T形梁的剛度增大。

3)試件進(jìn)入破壞階段即階段3,縱筋此時(shí)已經(jīng)屈服,應(yīng)變快速增長(zhǎng),梁的撓度也快速增大,但由于翼緣板的存在,梁的延性較好,在撓度值較大時(shí)才發(fā)生受壓區(qū)混凝土壓碎破壞。

圖5 T形梁試件的荷載-跨中撓度關(guān)系曲線Fig.5 Load-mid-span deflection curves of T-beam specimens

2.3 延 性

鋼筋混凝土梁的彎曲變形能力可由延性系數(shù)μ來(lái)反映,μ= Δy/Δu(Δy為梁達(dá)到屈服荷載時(shí)對(duì)應(yīng)的跨中撓度,Δu為梁承載力開(kāi)始明顯下降時(shí)的撓度)。表6為6根T形梁試件的延性系數(shù)。

表6 T形梁試件的延性系數(shù)Table 6 Ductility coefficient of T-beam specimens

由表6可見(jiàn)：

1)對(duì)比GPC-300-60與PCC-300-60的延性系數(shù),發(fā)現(xiàn)GPC T形梁的延性強(qiáng)于PCC T形梁。

2)對(duì)比GPC-200-60、GPC-300-60、GPC-400-60、GPC-500-60、GPC-300-90的延性系數(shù)發(fā)現(xiàn)：增大翼緣寬度和厚度均可顯著提高GPC T形梁的延性。

3)GPC-500-60的延性系數(shù)最大,達(dá)7.12,這表明該梁試件的延性最好。這是由于梁翼緣寬達(dá)到500 mm,相對(duì)受壓區(qū)高度小,加載后期截面轉(zhuǎn)動(dòng)能力大,變形能力高,因而撓度大。同時(shí),翼緣較寬的梁,其承載力也較高,并隨著撓度的增長(zhǎng)而緩慢增大,破壞時(shí)的承載力也較大。

2.4 承載力

表7為T(mén)形梁試件的開(kāi)裂荷載Pcr、裂縫寬度0.3mm對(duì)應(yīng)的荷載P0.3、屈服荷載Py和極限荷載Pu。

表7 T形梁試件的彎曲承載能力Table 7 Flexural bearing capacity of T-beam specimens

由表7可見(jiàn)：

1)試件GPC-300-60的開(kāi)裂荷載比試件PCC-300-60低83.75%,這與GPC較低的抗拉強(qiáng)度有關(guān)[16]。另一方面,所有的GPC T形梁的開(kāi)裂荷載相差不大,這表明增加翼緣寬度和厚度對(duì)其開(kāi)裂荷載無(wú)明顯影響。

2)GB 50010—2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：結(jié)構(gòu)構(gòu)件在室內(nèi)正常環(huán)境條件下的最大裂縫寬度限值為0.30 mm,GPC-300-60在此裂縫寬度下的荷載相比于PCC-300-60低了41.18%,這表明相同荷載下,GPC T形梁的裂縫寬度比PCC T形梁大。GPC-300-60、GPC-400-60、GPC-500-60在此裂縫寬度下的荷載比GPC-200-60分別增加了12.81%、20.77%、26.33%,這說(shuō)明增加翼緣寬度,可增大GPC T形梁在裂縫寬度為0.30 mm時(shí)對(duì)應(yīng)的荷載。GPC-300-90在此裂縫寬度下的荷載比GPC-300-60增加了12.74%,說(shuō)明增加翼緣厚度,可增大GPC T形梁在裂縫寬度為0.30 mm時(shí)對(duì)應(yīng)的荷載。

3)對(duì)于各梁的屈服荷載,GPC T形梁的屈服荷載與PCC T形梁幾乎相等;GPC-300-60、GPC-400-60、GPC-500-60比GPC-200-60分別提升了5.07%、7.85%、9.15%,GPC-300-90比GPC-300-60提升了2.97%,這表明增加翼緣寬度和厚度可以推遲GPC T形梁底部縱筋達(dá)到屈服強(qiáng)度。

4)試驗(yàn)按照GB/T 50152—2012《混凝土結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定、取受拉縱筋處最大裂縫寬度達(dá)到1.5 mm時(shí)的荷載值作為試件梁的實(shí)測(cè)極限荷載,測(cè)試結(jié)果顯示GPC T形梁的極限荷載相近于PCC T形梁;相比于GPC-200-60,試件梁GPC-300-60、GPC-400-60、GPC-500-60的極限荷載分別增大4.46%、8.48%、10.41%,相比于GPC-300-60,GPC-300-90的極限荷載增大了4.69%,說(shuō)明GPC T形梁的極限承載能力也隨著翼緣寬度和厚度的增加而增大,但隨著翼緣寬度的逐步增大,極限荷載的增幅逐步減小,這是因?yàn)橐砭壘喔拱逶竭h(yuǎn),其參與的受力程度越小,越寬的翼緣也只有靠近腹板的一部分能有效承擔(dān)荷載。

2.5 荷載-縱筋應(yīng)變關(guān)系

圖6為T(mén)形梁試件的荷載-跨中縱筋應(yīng)變曲線,圖中的虛線為底部縱筋屈服應(yīng)變線。

圖6 T形梁試件的荷載-跨中縱筋應(yīng)變曲線Fig.6 Load-strain of longitudinal reinforcement at mid span curve of T-beam specimens

由圖6可見(jiàn)：

1)當(dāng)荷載增大至開(kāi)裂荷載時(shí),縱筋應(yīng)變突然增加,這是由于梁底部混凝土受拉開(kāi)裂,其承擔(dān)的拉應(yīng)力傳遞到了縱筋上;隨后荷載繼續(xù)增大,縱筋應(yīng)變隨之增大直至縱筋屈服,期間可以看到在相同荷載下,GPC-200-60、GPC-300-60、GPC-400-60、GPC-500-60的縱筋應(yīng)變依次減小,GPC-300-60、GPC-300-90的縱筋應(yīng)變也依次減小,表明增加翼緣寬度和厚度可以減小相同載荷下的跨中底部縱筋應(yīng)變,有效推遲GPC T形梁底部縱筋達(dá)到屈服強(qiáng)度的時(shí)刻。

2)GPC T形梁的縱筋應(yīng)變始終大于PCC T形梁,這是由于GPC T形梁的剛度低于PCC T形梁。

綜上,跨中縱筋的應(yīng)變反映了T形梁的開(kāi)裂和屈服性能,與T形梁的荷載-跨中撓度關(guān)系曲線反映的規(guī)律一致。

3 討 論

3.1 GPC T形梁與PCC T形梁對(duì)比

根據(jù)圖4,GPC-300-60的裂縫比PCC-300-60更多和更寬,相應(yīng)的平均裂縫間距更小,這是由于GPC在成型后的收縮變形較大,基體產(chǎn)生的微裂縫更多[19-21],在受力后得到發(fā)展。

根據(jù)圖5,GPC-300-60的荷載-跨中撓度曲線的斜率要小于PCC-300-60,即GPC-300-60的抗彎剛度要低于PCC-300-60,在梁處于開(kāi)裂前的彈性階段,GPC較低的彈性模量[36]使得梁的抗彎剛度較低,本試驗(yàn)中測(cè)得的GPC彈性模量?jī)H為PCC的63.92%,在梁處于正常使用階段,GPC對(duì)梁抗彎剛度的貢獻(xiàn)要小于PCC。GPC-300-60的抗彎剛度低于PCC-300-60也表現(xiàn)在其縱筋應(yīng)變始終要大于PCC-300-60。

根據(jù)表7,GPC-300-60與PCC-300-60的極限荷載和屈服荷載均相近,但GPC-300-60的延性大于PCC-300-60,這也表現(xiàn)在撓度上,這也歸因于GPC基體早期收縮大,產(chǎn)生的微裂縫較多,在承載后得到發(fā)展,導(dǎo)致受壓區(qū)混凝土在撓度值較大(相較于PCC T形梁)時(shí)才被擠碎;GPC-300-60的開(kāi)裂荷載和裂縫寬度為0.30 mm時(shí)對(duì)應(yīng)的荷載均明顯低于PCC-300-60,這是因?yàn)榈V渣-粉煤灰基GPC的抗拉強(qiáng)度較PCC低約20%[16]。

總的來(lái)說(shuō),GPC T形梁的裂縫行為及破壞模式、荷載-跨中撓度關(guān)系、抗彎極限承載力、屈服荷載、荷載-縱筋應(yīng)變關(guān)系與PCC T形梁無(wú)明顯區(qū)別,但因?yàn)椴牧闲阅艿牟町?其抗彎剛度、開(kāi)裂荷載和最大裂縫寬度限值下的荷載低于PCC T形梁。

3.2 翼緣尺寸對(duì)GPC T形梁抗彎強(qiáng)度的影響

GPC-200-60、GPC-300-60、GPC-400-60、GPC-500-60的翼緣寬度與腹板寬度之比(bf/b)分別為1.67、2.50、3.33、4.17。隨著bf/b增大,GPC T形梁的抗彎極限承載力逐步增大,但增幅卻越來(lái)越小,且bf/b從3.33到4.17,增加僅1.75%,這說(shuō)明越寬的翼緣寬度,也只是靠近腹板的一部分寬度能有效承擔(dān)荷載,但是翼緣寬度的增加能有效推遲受拉縱筋達(dá)到屈服強(qiáng)度,大幅提高試件延性,這與PCC T形梁的結(jié)論一致。

GPC-300-60和GPC-300-90的翼緣厚度與梁截面有效高度比值(hf/h0)分別為0.23和0.35。隨著hf/h0增大,GPC T形梁的抗彎極限承載力呈增大趨勢(shì),這與增加翼緣厚度對(duì)PCC T形梁的影響一致。而且本試驗(yàn)中hf/h0從0.23到0.35與bf/b從2.50到3.33對(duì)抗彎性能的影響效果相近,但增加翼緣厚度經(jīng)濟(jì)效果更好。

3.3 現(xiàn)行規(guī)范正截面受彎承載力計(jì)算公式適用性

根據(jù)GB50010—2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》和ACI 318—19[37]中的計(jì)算公式,對(duì)T形梁的正截面受彎承載力進(jìn)行理論計(jì)算,并與試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,探討現(xiàn)行規(guī)范對(duì)GPC T形梁抗彎設(shè)計(jì)的適用性。

GB50010—2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中,T形梁正截面受彎承載力計(jì)算式如式(1)、式(2)：

(1)

fyAs=α1fcbx

(2)

式中：Mu為梁的正截面承載力,kN·m;α1為混凝土壓應(yīng)力不均勻系數(shù),α1= 1.0;fc為混凝土軸心抗壓強(qiáng)度,MPa;b為截面寬度,mm;x為混凝土受壓區(qū)高度,mm;h0為截面有效高度,h0= 257 mm;fy為縱向受拉鋼筋設(shè)計(jì)強(qiáng)度,文中取屈服強(qiáng)度,MPa;As為受拉縱筋截面面積,As= 628 mm2。

ACI 318—19[37]中的計(jì)算式如式(3)、式(4)：

(3)

(4)

6根T形梁試件正截面受彎承載力計(jì)算值與實(shí)測(cè)值見(jiàn)表8。

表8 T形梁試件正截面受彎承載力計(jì)算值與實(shí)測(cè)值Table 8 The calculated and measured values of the flexural bearing capacity of the normal section of T-beam specimens

由表8可見(jiàn)：

1)中美現(xiàn)行規(guī)范計(jì)算的正截面受彎承載力均大于實(shí)測(cè)值;相較而言,GB50010—2010的計(jì)算值更接近實(shí)測(cè)值,預(yù)測(cè)結(jié)果較為準(zhǔn)確,而ACI 318—19的設(shè)計(jì)安全儲(chǔ)備更高一些。

2)從GPC-200-60→GPC-300-60→GPC-400-60→GPC-500-60,Mutest/MuGB和Mutest/MuACI的比值呈增大趨勢(shì),說(shuō)明2個(gè)規(guī)范均略微低估了翼緣寬度對(duì)GPC T形梁抗彎強(qiáng)度的影響。

3)GPC-300-90相比于GPC-300-60,Mutest/MuGB和Mutest/MuACI的比值增大明顯,說(shuō)明2個(gè)規(guī)范均明顯低估了翼緣厚度對(duì)GPC T形梁抗彎強(qiáng)度的貢獻(xiàn)。

綜上,GB 50010—2010和ACI 318—19的正截面受彎承載力公式適用GPC T形梁,但有提升空間,建議在原有公式的基礎(chǔ)上多考慮翼緣厚度的影響。

4 結(jié) 論

通過(guò)四點(diǎn)彎曲試驗(yàn),對(duì)翼緣尺寸對(duì)GPC T形梁抗彎性能的影響進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,探討了現(xiàn)行中美2個(gè)規(guī)范正截面受彎承載力計(jì)算公式對(duì)其的適用性。研究得出以下主要結(jié)論：

1)GPC T形梁的抗彎極限荷載、屈服荷載、裂縫行為及失效模式與PCC T形梁相似,但延性更優(yōu),不過(guò)其跨中受拉縱筋應(yīng)變較大,剛度、開(kāi)裂荷載和最大裂縫寬度限值下的承載力較低。

2)隨著翼緣寬度增加,GPC T形梁的剛度、屈服荷載、抗彎極限荷載、在最大裂縫寬度限值下的承載力和延性均增大,翼緣寬度為500 mm時(shí)的延性系數(shù)可達(dá)7.12,跨中受拉縱筋應(yīng)變減小,開(kāi)裂荷載基本不變。

3)隨著翼緣厚度增加,GPC T形梁在最大裂縫寬度限值下的承載力提升明顯,其剛度、屈服荷載、抗彎極限荷載和延性均有所增大,跨中受拉縱筋應(yīng)變減小,開(kāi)裂荷載無(wú)明顯變化;GPC T形梁hf/h0從0.23到0.35與bf/b從2.50到3.33對(duì)抗彎性能的影響效果相近。

4)GB50010—2010和ACI 318—19的正截面受彎承載力設(shè)計(jì)公式適用GPC T形梁,但有提升空間,GB50010—2010的預(yù)測(cè)更準(zhǔn)確,ACI 318—19的安全儲(chǔ)備更高。