超拉钢筋及其混凝土构件的力学性能对比研究

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钢筋作为建筑行业内不可或缺的材料,对于结构的承载能力和抗震性能等方面发挥着至关重要的作用。近几年来,个别工程出现违规使用“瘦身钢筋”的现象,“瘦身”是指经冷拉机超标拉伸的钢筋。超拉过的钢筋由于钢筋内部的晶格错动重新组合,抗拉强度虽有所提高,但延性指标却明显下降,这严重影响了结构的抗震性能。   本文针对建筑质量安全问题,通过对钢筋自身及其混凝土试件的试验研究,从以下几个方面,探讨超拉钢筋对延性的影响:   1、一级钢筋拉伸试验:作为箍筋和板、墙中的分布钢筋,使用最多的就是一级钢,用量也最大;选取6种试样:ψ8.24、ψ7.95(由ψ8钢筋正常调直)、ψ7.34(由ψ8冷拉)和ψ6.32、ψ5.34(由(ψ6钢筋冷拉)、ψ5.14(由ψ6钢筋冷拉)钢材;对比研究HPB235钢筋分别在进场时、调直后和冷拉后的力学性能差异;试验结果显示:超拉钢筋伸长率仅为2%、9%、12%,均小于GB1499规定的25%;应力应变曲线进入屈服阶段和强化阶段后,各个试件的屈强比就明显不同,随着钢筋直径的增大,屈强比越小,结构的可靠性越高;随着直径的增大,试件的抗拉强度在提高,但塑性在降低。   2、矩形截面钢筋混凝土柱试验:在标准条件下设计制作了矩形截面钢筋混凝土柱,对其进行轴心受压破坏试验,记录了各个阶段裂缝开展的情况、力和位移变化关系曲线、箍筋应力应变变化曲线,运用图表等方法计算得出的位移延性系数直接点明了超拉钢筋对构件可靠性以及防止结构脆性破坏潜力的影响。试验结果显示:超拉钢筋混凝土构件首先进入屈服阶段,达到极限状态后迅速卸载,箍筋的突然断裂造成荷载的陡然下降;位移延性系数比正常钢筋混凝土构件下降了26%-71%。   3、圆形截面钢筋混凝土柱试验:不同截面形式体现出不同的受力特点,环形箍筋对纵筋变形的约束更强。试验结果显示:超拉钢筋混凝土构件首先进入屈服阶段,达到极限状态后迅速卸载,箍筋的突然断裂造成荷载的陡然下降,结构的延性很差;而正常钢筋混凝土构件摒除了超拉钢筋混凝土构件的种种不足之处,可靠性高,防止结构破坏的潜力满足设计使用要求;超拉钢筋混凝土构件的的延性系数比正常钢筋混凝土构件下降了10%-65%。   4、钢筋混凝土梁的剪压破坏试验:通过剪跨比的选择,确定了本次试验对试验梁的破坏形态要求为剪压破坏,这种破坏形态能准确地反映构件进入塑性阶段后箍筋的力学性能,即1<λ<3;对试验所得的数据进行处理后,对比研究了正常钢筋混凝土构件和超拉钢筋混凝土构件在力和位移关系、应力应变关系等方面的差异;超拉钢筋混凝土构件过早地进入了屈服阶段,裂缝发展很快,混凝土骨料跟钢筋的共同作用明显不足,甚至出现了箍筋的断裂;超拉钢筋混凝土构件的延性系数比正常钢筋混凝土构件下降了12%-71%;承载力达到极限荷载后下降段呈平滑曲线。
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