组合屋面板的抗裂性能分析

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　　摘要：在受拉区对采用钢丝网及使用膨胀剂的钢纤维混凝土屋面板的力学性能进行了分析及计算。
　　关键词：组合屋面板；钢纤维混凝土；抗裂性能
　　中图分类号TU311.4
　　
　　对于普通的屋面板，由于受构件本身的自重及混凝土本身的收缩性能等因素影响，当没有外载荷作用下，受拉区可能产生裂缝，在外载荷作用下一般都是带裂缝工作。而组合层面板，由于结构的自重较轻，上下板采用钢桁架连结，形成一个抗弯、抗裂刚度很大的箱形载面，同时上、下板均采用钢筋网纤维微膨胀混凝土制成，因此混凝土抗拉、抗压、抗弯、抗裂性能均比普通混凝土要高。
　　
　　1.加强组合屋面板抗裂性能的因素分析
　　
　　1.1 钢纤维混凝土结构加强构件的抗裂性能
　　
　　1.1.1 阻滞裂缝扩展为肉眼可见的裂缝
　　由于钢纤维有阻滞作用，构件受荷载作用之后，钢纤维改变了混凝土的内部受力特征及其脆性性能，推迟了裂缝的出现，延缓了出现肉眼可见裂缝的时间。
　　1.1.2 在同样裂缝宽度下，同普通钢筋混凝土构件比较提高了承载力
　　在荷载的作用下，由于钢纤维的阻裂作用，减少了裂缝随着荷载提高而扩展的增长率。因此，当钢纤维混凝土和素混凝土在荷载作用下，裂缝都扩展到同一宽度时，因一部分荷载由横贯裂缝的钢纤维承担，所以其承载力前者高于后者。
　　1.1.3 减少裂缝宽度，增加裂缝的密度
　　钢纤维混凝土在张拉荷载作用下，当裂缝已形成后，横贯裂缝的钢纤维受一定的拉力。张拉荷载继续增大时，钢纤维中的拉力也随之增大。与此同时，这个拉力会促使原有裂缝之间的未裂混凝土中的拉应力增大，形成新的裂缝。这样形成的裂缝比普通混凝土中的裂缝宽度小而密度大。
　　
　　1.2 受拉区采用钢丝网增强构件抗裂性能
　　
　　试件受拉区配有正方形网格钢丝网，由于钢丝网的存在，构件的抗裂性能得到了很大的提高。钢丝网对混凝土抗裂性能的增强与钢纤维对混凝土的抗裂性能增强有类似之处，只是钢纤维在混凝土中乱向分布，而钢丝网则是定向颁。
　　
　　1.3 采用微膨胀混凝土可增加构件的抗裂性能
　　
　　在混凝土中掺入膨胀剂，根据掺量的不同，产生的自应力在0.2~0.7MP之间，由于钢纤维、钢丝网等的约束作用，使混凝土受压，从而提高混凝土的抗裂性。
　　
　　2.组合屋面板正截面抗裂度计算理论
　　
　　考虑到普通钢筋混凝土正截面抗裂度计算理论衔接的问题，本文的抗裂度计算理论仍以普通钢筋混凝土正截面抗裂度计算理论为基础，然后再考虑钢纤维等的作用来计算组合屋面板的抗裂度。组合屋面板的抗裂度计算包括上单板正截面抗裂度计算和整体箱形截面的正截面抗裂度计算。
　　
　　2.1 组合屋面板上单板正截面抗裂度计算
　　
　　根据《钢纤维混凝土设计与施工规程》，钢筋钢纤维混凝土受弯构件抗裂弯矩按下式计算：
　　 （1）
　　式中 ―钢筋钢纤维混凝土受弯构件抗裂弯矩；
　　M ―普通钢筋混凝土受弯构件的抗裂弯矩；
　　 ―钢纤维对构件抗裂的影响系数，对于CF20~CF40的钢纤维混凝土，可取 =0.60，其它情况可根据实验确定；
　　 ―钢纤维含量特征参数，
　　 ―钢纤维体积率， 钢纤维长径比。
　　组合屋面除了有钢纤维外，还本有均匀分布的两向钢丝网。由于钢丝网、钢纤维等联合作用，使混凝土的密实度、抗裂性又得以增强。为了考虑这一有利因素，在计算钢丝网纤维混凝土的抗裂弯矩时，按下式计算：
　　 （2）
　　式中 ―钢丝网钢纤维混凝土板的抗裂弯矩；
　　 ―钢丝网、钢纤维共同影响抗裂的参数，根据实验确定。
　　2.2 组合屋面板整体抗裂度计算
　　组合屋面板的截面虽为箱形截面，但与普通钢筋混凝土箱形截面的特征却有所不同。组合屋面箱形截面图、内力图、截面应变图如附图所示。
　　
　　
　　
　　注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。

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