HRB500鋼筋混凝土梁靜動態(tài)受彎承載力試驗(yàn)研究

李　磊，何　翔，孫　敖，王世合，高　杰

（1.61489部隊(duì)，河南 洛陽 471023；2.河南省特種防護(hù)材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 洛陽 471023）

HRB500鋼筋混凝土梁靜動態(tài)受彎承載力試驗(yàn)研究

李磊1，2，何翔1，2，孫敖1，王世合1，2，高杰1

（1.61489部隊(duì)，河南 洛陽 471023；2.河南省特種防護(hù)材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 洛陽 471023）

為研究HRB500鋼筋混凝土簡支梁的受彎承載力，進(jìn)行7組21根適筋梁的靜、動態(tài)三分點(diǎn)彎曲加載試驗(yàn)，分別采用0.6%、1.0%兩種配筋率，C40、C60兩種強(qiáng)度等級的混凝土，3種加載速度，獲得梁的截面應(yīng)變分布曲線，以及開裂載荷、屈服載荷、極限載荷和延性比等參數(shù)。通過對比分析試驗(yàn)結(jié)果，認(rèn)為在動態(tài)載荷作用下，平截面假定依然成立，梁的開裂載荷可提升1倍以上，屈服載荷和極限載荷有小幅提升。動態(tài)屈服載荷可采用靜載時的計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算，但需要將鋼筋和混凝土的靜態(tài)強(qiáng)度替換為動態(tài)強(qiáng)度。梁的延性比基本不受加載速度的影響，配筋率越高的梁延性比越低。

HRB500鋼筋；混凝土梁；動態(tài)試驗(yàn)；屈服載荷；延性比

0　引　言

HRB500鋼筋是一種強(qiáng)度高、韌性好的新型鋼筋，在國外的混凝土結(jié)構(gòu)中已得到廣泛應(yīng)用，尤其是在高層建筑、大跨度建筑和抗震等級高的建筑中。我國雖然早在1998年就將HRB500鋼筋納入了GB 1499——1998《鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋》標(biāo)準(zhǔn)中，但因缺乏相應(yīng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)試驗(yàn)資料，直到2010年才將其列入GB 50010——2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》［1］。而后國家出臺相應(yīng)政策，在工程領(lǐng)域中大力推廣應(yīng)用HRB500鋼筋，近幾年其產(chǎn)量得到穩(wěn)步提升，應(yīng)用范圍正逐步擴(kuò)展。在軍事領(lǐng)域中，軍事建筑大量采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，軍事建筑不僅要滿足正常的承載力要求，還必須具有一定的抵抗武器打擊的能力，而武器對建筑物的作用大部分表現(xiàn)為爆炸、沖擊等動態(tài)載荷，所以必須對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的動態(tài)承載力開展研究，以便為軍事建筑的設(shè)計(jì)建造提供依據(jù)。

在動態(tài)載荷作用下，鋼筋和混凝土等材料的力學(xué)行為會發(fā)生明顯變化［2-5］，材料力學(xué)性能的變化必然會影響到鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能，所以應(yīng)在研究材料動態(tài)力學(xué)特性的基礎(chǔ)上開展鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)件的動態(tài)力學(xué)特性研究。鋼筋混凝土梁是最常見的結(jié)構(gòu)件，其動態(tài)力學(xué)性能正逐漸受到國內(nèi)研究人員的重視。清華大學(xué)的陳肈元是國內(nèi)研究爆炸載荷下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)動力性能的開創(chuàng)性學(xué)者，其研究成果在最近出版的專著［6］中進(jìn)行了全面的總結(jié)。錢七虎［7］和方秦［8］對防護(hù)結(jié)構(gòu)中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)動力性能和設(shè)計(jì)計(jì)算方法進(jìn)行了更為深入的研究。都浩等［9］和李振寶等［10］分別采用有限元軟件對鋼筋混凝土梁的動態(tài)力學(xué)性能進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，肖詩云等［11］采用分層纖維模型研究了混凝土的動態(tài)特性和鋼筋的動態(tài)特性對適筋梁和超筋梁的開裂彎矩、開裂曲率、極限彎矩和極限曲率的影響，李敏等［12］對地震作用范圍內(nèi)加載速率對鋼筋混凝土梁的影響開展了試驗(yàn)研究與數(shù)值模擬。上述研究中涉及到的鋼筋都是400MPa級以下的，由于HRB500鋼筋列入規(guī)范的時間較短，關(guān)于HRB500鋼筋混凝土梁的動態(tài)力學(xué)性能研究在國內(nèi)還未曾見諸報道。筆者利用總參工程兵科研三所的KG400T動載試驗(yàn)機(jī)，對HRB500鋼筋混凝土梁開展了靜態(tài)和動態(tài)抗彎試驗(yàn)，對其受彎承載力進(jìn)行了初步分析。

1　試驗(yàn)概況

1.1試件尺寸及載荷預(yù)估

本試驗(yàn)的目的是研究動態(tài)載荷作用下鋼筋混凝土梁的力學(xué)響應(yīng)，試驗(yàn)的加載過程應(yīng)根據(jù)梁的實(shí)際承載過程進(jìn)行簡化。動態(tài)載荷對結(jié)構(gòu)的作用方式可分為局部作用和整體作用，如果動態(tài)載荷作用于結(jié)構(gòu)局部，如直接撞擊、接觸爆炸等情況，載荷作用點(diǎn)附近區(qū)域材料質(zhì)點(diǎn)將獲得極高的速度，使結(jié)構(gòu)局部范圍內(nèi)產(chǎn)生很大的應(yīng)力，此時難以精確衡量結(jié)構(gòu)局部應(yīng)力應(yīng)變的大小，通常只能宏觀地研究結(jié)構(gòu)破壞現(xiàn)象。如果動態(tài)載荷作用于結(jié)構(gòu)整體，如遠(yuǎn)距離爆炸、地震等情況，結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生整體變形和內(nèi)力，結(jié)構(gòu)破壞是由于出現(xiàn)過大的變形、裂縫，甚至整體倒塌，破壞部位一般發(fā)生在產(chǎn)生最大內(nèi)力的地方，此時可以采用動力分析方法對結(jié)構(gòu)的動態(tài)響應(yīng)進(jìn)行較為準(zhǔn)確的分析計(jì)算。本試驗(yàn)主要研究動態(tài)載荷對鋼筋混凝土梁的整體作用，所以參照GB/T 50152——2012《混凝土結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》［13］的方法，選取典型的簡支梁三分點(diǎn)集中加載方式模擬梁的整體彎曲，研究梁在靜態(tài)和動態(tài)載荷作用下的受彎承載力，并進(jìn)行對比分析。

本試驗(yàn)共設(shè)計(jì)了7組21根試驗(yàn)梁，每組3根梁的試驗(yàn)狀態(tài)完全相同，以降低試驗(yàn)誤差。所有試件尺寸全部相同，長度1 800 mm，支撐跨距1 500 mm，剪跨500 mm，截面尺寸300 mm×150 mm，受拉主筋均為HRB500鋼筋，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級為C40和C60兩種，主筋配筋率為0.6%和1.0%兩種，主筋混凝土保護(hù)層厚度為25mm，理論計(jì)算均為適筋梁。試件的配筋方式見圖1，采用兩根受拉主筋和兩根構(gòu)造筋，中部純彎曲段受壓區(qū)沒有構(gòu)造鋼筋，箍筋采用直徑6mm的HRB400鋼筋，箍筋間距根據(jù)受拉主筋屈服時不發(fā)生剪切破壞的原則計(jì)算選取，試件的實(shí)際配筋率及實(shí)測鋼筋強(qiáng)度見表1。

圖1　試件配筋示意圖（單位：mm）

表1　試件實(shí)際配筋率及實(shí)測強(qiáng)度

試驗(yàn)梁采用鋼模支撐，人工澆筑混凝土，常規(guī)澆水養(yǎng)護(hù)28天，同時每一根梁分別留存了3個邊長150mm的立方體混凝土試塊測量立方體抗壓強(qiáng)度按照GB/T 50152——2012中的方法，推算混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度軸心抗拉強(qiáng)度和彈性模量再參照GB/T 50010——2010計(jì)算受拉主筋開始屈服時的彎矩和開裂彎矩按照加載方式換算為屈服載荷和開裂載荷計(jì)算中所有材料參數(shù)均取實(shí)測值，試件參數(shù)及載荷預(yù)估值見表2，表中還列出了試件的實(shí)測尺寸和試驗(yàn)速度，其中低速試驗(yàn)是指從加載到試件屈服的時間較長，約為60ms，高速試驗(yàn)是指該時間較短，約為30ms。

表2　試件參數(shù)及載荷預(yù)估值

1.2試驗(yàn)方法

本次試驗(yàn)在總參工程兵科研三所的KG400T動載試驗(yàn)機(jī)（見圖2）上進(jìn)行，該試驗(yàn)機(jī)主要技術(shù)指標(biāo)見表3。該試驗(yàn)機(jī)以高壓氣體作動力，采用氣-液聯(lián)動系統(tǒng)快速產(chǎn)生高壓力，使試件獲得基本恒定的加載速度，圖3為設(shè)備的加載原理圖。試驗(yàn)前儲能器中為高壓氣體，加載時打開快速閥，氣體壓力推動活塞快速移動，通過液壓油將載荷傳遞到主缸活塞，主缸活塞對試件施加快速壓力，試驗(yàn)中可通過調(diào)節(jié)閥改變加載速度。

圖2　KG-400T動載材料試驗(yàn)機(jī)

表3　KG400T動載試驗(yàn)機(jī)指標(biāo)

試驗(yàn)測點(diǎn)布置見圖4，混凝土表面應(yīng)變測點(diǎn)（εc）5個，采用BA120-100AA箔式應(yīng)變片，在跨中位置從上表面到下表面均勻布置，主要測量混凝土表面應(yīng)變沿高度的分布情況；鋼筋應(yīng)變測點(diǎn)（εs）4個，采用BF120-5AA箔式應(yīng)變片，在跨中位置兩個主筋上各布置2個應(yīng)變片，主要測量跨中位置鋼筋應(yīng)變。跨中布置位移傳感器（y），量程50mm，測量試件跨中撓度，力傳感器（F）固定在分配鋼梁上，量程500kN，測量試件承受的總載荷，所有測點(diǎn)均采用東華DH5960超動態(tài)信號測試分析系統(tǒng)采集信號。在實(shí)際試驗(yàn)中，由于試驗(yàn)機(jī)的作動頭在下部，固定端在上部，考慮到作動頭直接作用于支撐鋼梁不利于鋼梁穩(wěn)定和數(shù)據(jù)測量，可能帶來不必要的試驗(yàn)誤差，所以采用倒置加載的方法進(jìn)行試驗(yàn)，將支撐鋼梁焊接固定在試驗(yàn)機(jī)上部，分配鋼梁放置于試件下部，作動頭從底部向上加載。由于試驗(yàn)機(jī)主活塞行程只有25mm，為了充分加載，在靜載試驗(yàn)中采用手動千斤頂加載，動載試驗(yàn)中采用試驗(yàn)機(jī)作動頭加載。

圖3　快速加載原理圖

圖4　測點(diǎn)布置位置（單位：mm）

靜載試驗(yàn)的加載程序參考GB/T 50152——2012確定，試件屈服前按照載荷分級加載，試件屈服后按照跨中撓度增量控制加載。動載試驗(yàn)采用連續(xù)快速加載方法，試件直接加載到作動頭的最大行程，加載速度由設(shè)備中的調(diào)節(jié)閥控制，分別進(jìn)行低速和高速兩種速度的動載試驗(yàn)。

2　試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1試驗(yàn)現(xiàn)象

試驗(yàn)中設(shè)計(jì)的試件均為適筋梁，靜載試驗(yàn)的試驗(yàn)過程可分為以下3個階段：

1）開裂前階段。開始加載時，試件受力在彈性范圍內(nèi)，截面尚未開裂，整體變形較均勻，載荷-撓度曲線接近直線變化，試件中性軸位于高度方向的中線上。

2）帶裂縫工作階段。當(dāng)加載到試件開裂載荷時，在試件跨中或加載點(diǎn)對應(yīng)位置受拉混凝土表面出現(xiàn)一條或多條垂直裂縫，載荷-撓度曲線上出現(xiàn)第1個明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，由于裂縫的出現(xiàn)，受拉區(qū)混凝土退出工作，其開裂前承擔(dān)的拉力將轉(zhuǎn)移給鋼筋承擔(dān)，因而裂縫附近的鋼筋應(yīng)變突然增加。隨著載荷的繼續(xù)增大，混凝土裂縫寬度不斷增大并緩慢向受壓區(qū)延伸，同時純彎段還有新裂縫出現(xiàn)，載荷-撓度曲線的斜率比開裂前有明顯降低，曲線斜率隨載荷增長有幅度很小的降低趨勢，試件中性軸逐步向受壓區(qū)移動。

3）破壞階段。當(dāng)鋼筋應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度時，受壓區(qū)混凝土一般尚未壓壞，載荷-撓度曲線上出現(xiàn)第2個明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。此轉(zhuǎn)折點(diǎn)之后，鋼筋進(jìn)入塑性受力階段，試件承受的載荷緩慢增長但撓度增長迅速，載荷-撓度曲線變?yōu)榻咏降那€，純彎段混凝土裂縫寬度增長較快，裂縫深度增長較慢，裂縫深度一般均超過梁高度的3/4，試件中性軸進(jìn)一步向受壓區(qū)移動，同時受剪截面出現(xiàn)剪切斜裂縫并不斷增長。隨著載荷的進(jìn)一步增大，受壓區(qū)混凝土出現(xiàn)水平裂縫，并開始剝落、掉塊，試件承受的載荷在達(dá)到峰值后開始下降，最終受壓區(qū)混凝土被壓潰，出現(xiàn)較為劇烈的碎裂聲音，實(shí)驗(yàn)結(jié)束。

動載試驗(yàn)為瞬時加載，試驗(yàn)機(jī)作動頭一次加載到最大行程，低速試驗(yàn)的總加載時間為150～200ms，試件屈服的時間為50～70 ms，高速試驗(yàn)的加載時間為70～100ms，試件屈服的時間為20～30 ms，加載完成后保持壓力10min。受到試驗(yàn)機(jī)作動頭的行程所限，難以加載到受壓區(qū)混凝土破壞，僅有部分試件的受壓區(qū)混凝土開裂掉塊。圖5給出了5C406組部分試件的載荷-撓度曲線，從圖中可以看出，動載試驗(yàn)的載荷-撓度曲線與靜載試驗(yàn)的曲線相似，但是屈服載荷有了明顯的提升。

圖5　5C406組部分試件的載荷-撓度曲線

2.2試驗(yàn)結(jié)果

1）截面應(yīng)變分布

平截面假定是目前混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中受彎構(gòu)件計(jì)算方法的基礎(chǔ)，已有很多學(xué)者通過靜載試驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證，但在動載情況下該假定是否依然成立，需要通過動態(tài)試驗(yàn)來驗(yàn)證。本次試驗(yàn)通過沿梁高度方向均布的混凝土應(yīng)變片測得截面的應(yīng)變分布情況，可驗(yàn)證在靜態(tài)和動態(tài)載荷作用下平截面假定是否成立。試驗(yàn)中不論靜載還是動載試驗(yàn)，部分試件的截面應(yīng)變分布與平截面假定吻合良好，如圖6中給出的5C406J1、5C406G3試件；還有一部分試件的截面應(yīng)變分布明顯與平截面假定不符，如圖6中給出的5C606J2、5C406D1試件。出現(xiàn)這種差異的原因在于，混凝土應(yīng)變片布置與跨中，長度為100mm，當(dāng)混凝土開裂后，如果裂縫穿過應(yīng)變片，則應(yīng)變片測得的為鋼筋與混凝土的平均應(yīng)變，由于混凝土性能的離散性，裂縫在純彎段出現(xiàn)的位置具有一定的隨機(jī)性，100mm的范圍內(nèi)并不是一定有裂縫出現(xiàn)，如果應(yīng)變片在兩條裂縫中間，那么應(yīng)變片測得的為表面混凝土的應(yīng)變，而兩條裂縫中間的混凝土?xí)a(chǎn)生回縮，因而出現(xiàn)了不同的應(yīng)變分布圖。平截面假定是針對整個截面的平均應(yīng)變而言的，所以應(yīng)變片在兩條裂縫中間的情況應(yīng)為無效數(shù)據(jù)。本次試驗(yàn)測得的大部分應(yīng)變分布情況均基本符合平截面假定，所以在動載情況下平截面假定依然適用。

圖6　截面應(yīng)變分布圖

2）開裂載荷和屈服載荷

靜載試驗(yàn)中依據(jù)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)時觀察的試驗(yàn)現(xiàn)象可判斷開裂載荷F0cr和屈服載荷Fy0，動載試驗(yàn)的加載過程難以進(jìn)行實(shí)時觀察，所以開裂載荷和屈服載荷只能通過試驗(yàn)曲線來判讀。圖7給出了5C410D3試件的載荷-撓度曲線和載荷-鋼筋應(yīng)變曲線，從圖中可觀察到較為明顯的拐點(diǎn)，如試件開裂時載荷-鋼筋應(yīng)變曲線中的拐點(diǎn)，鋼筋屈服時載荷-撓度曲線中的拐點(diǎn)，以這些拐點(diǎn)為依據(jù)綜合判讀試件的開裂載荷和屈服載荷。

圖7　5C410D3試驗(yàn)曲線

3）極限載荷與延性比

極限載荷Fu0為整個試驗(yàn)過程中試件能夠承受的最大載荷，一般對應(yīng)受壓區(qū)混凝土剝落和崩裂。但動載試驗(yàn)中受試驗(yàn)機(jī)行程所限，大部分試件未出現(xiàn)受壓區(qū)混凝土剝落和崩裂，這里以測得的最大載荷作為極限載荷，實(shí)際的極限載荷肯定高于該數(shù)值。試件的延性比β為極限載荷下試件的撓度fu0與屈服載荷下的撓度fy0比值，這一數(shù)值可反映試件的塑性變形能力。所有試件的試驗(yàn)結(jié)果列于表4，其中ts為試驗(yàn)開始加載到試件屈服的時間，5C406J1試件因加載前已有裂縫，其開裂載荷沒有測得。5C410D1、5C410D2和5C410G3加載完成后受壓區(qū)混凝土破裂。

表4　試驗(yàn)結(jié)果匯總表

試驗(yàn)中的支撐鋼梁在試驗(yàn)載荷范圍內(nèi)會產(chǎn)生一定的彈性彎曲變形，對試驗(yàn)梁的跨中撓度測量有一定影響，經(jīng)試驗(yàn)測量和理論計(jì)算綜合分析，支撐鋼梁支座處的剛度約為350 kN/mm，即總載荷達(dá)到350 kN時支座處會產(chǎn)生1mm的沉降，在數(shù)據(jù)處理中已將該變形量對撓度測量的影響進(jìn)行了修正。試件加載前放置在分配鋼梁上，經(jīng)計(jì)算由試件自重產(chǎn)生的最大彎矩約為0.22kN·m，僅占屈服彎矩的0.4%～0.8%，可將其影響忽略。

2.3對比分析

1）開裂載荷

本次試驗(yàn)中靜載試驗(yàn)的開裂載荷實(shí)測值均小于其理論預(yù)估值，其原因可能是試件澆筑時振搗不夠充分，另外試驗(yàn)時間為冬季，最低氣溫已降至0℃以下，試件內(nèi)部混凝土可能已產(chǎn)生凍融損傷。

動載試驗(yàn)測得的開裂載荷較靜載時有顯著提升，提升幅度可達(dá)到100%～200%，提升的原因有兩方面，一是混凝土抗拉強(qiáng)度在動態(tài)加載時比靜態(tài)加載時可提升30%以上［6］，另一方面是由于靜載試驗(yàn)和動載試驗(yàn)中確定開裂載荷的方法不同。靜載試驗(yàn)中通過裂縫測寬儀放大40倍查找裂縫，發(fā)現(xiàn)裂縫的時間較為準(zhǔn)確，在發(fā)現(xiàn)裂縫后至少保持載荷5 min，裂縫得以充分發(fā)展；而動載試驗(yàn)中是通過載荷-撓度曲線和載荷-鋼筋應(yīng)變曲線的拐點(diǎn)確定開裂載荷的，加載過程為瞬態(tài)連續(xù)加載，試件開裂后需經(jīng)過一定時間的擴(kuò)展才能使撓度和鋼筋應(yīng)變產(chǎn)生突增，而在這段時間內(nèi)載荷還是不斷增長的，曲線出現(xiàn)拐點(diǎn)的時間點(diǎn)比開裂時間點(diǎn)有一定的延遲，這也會導(dǎo)致從曲線中讀取的開裂載荷比實(shí)際開裂載荷偏大。

2）屈服載荷

靜載試驗(yàn)測得的屈服載荷與理論預(yù)估值十分接近，9個靜載試件的試驗(yàn)結(jié)果中，F(xiàn)y0/Fyc的平均值為1.017，說明靜態(tài)加載時鋼筋混凝土梁正截面受彎承載力的理論計(jì)算方法精度很高，同時也可驗(yàn)證靜載試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

動載試驗(yàn)時的屈服載荷較靜載試驗(yàn)時有所提升，其比值見表5，表中數(shù)值為每組3個試件的平均值。由于適筋梁中鋼筋屈服時受壓區(qū)混凝土仍處于彈性階段，鋼筋混凝土梁的屈服載荷主要由鋼筋的屈服強(qiáng)度決定，所以屈服載荷的提升幅度應(yīng)與屈服強(qiáng)度的提升幅度密切相關(guān)。動載試驗(yàn)中低速加載時鋼筋應(yīng)變率為0.045～0.065s-1，受壓表面混凝土應(yīng)變率為0.023～0.026s-1，高速加載時鋼筋應(yīng)變率為0.09～0.125s-1，受壓表面混凝土應(yīng)變率為0.032～0.046s-1。根據(jù)文獻(xiàn)［6］和文獻(xiàn)［14］中的結(jié)果，低速加載時可取鋼筋屈服強(qiáng)度提高系數(shù)為1.05，混凝土抗壓強(qiáng)度提高系數(shù)為1.15，高速加載時可取鋼筋屈服強(qiáng)度提高系數(shù)為1.10，混凝土抗壓強(qiáng)度提高系數(shù)為1.17，將考慮動態(tài)強(qiáng)度提高系數(shù)后的材料參數(shù)代入靜態(tài)屈服載荷的計(jì)算公式，可計(jì)算得到低速加載時屈服載荷提高系數(shù)為1.054～1.059，高速加載時屈服載荷提高系數(shù)為1.103～1.105，屈服載荷提高系數(shù)與鋼筋屈服強(qiáng)度提高系數(shù)十分接近，可近似取為鋼筋屈服強(qiáng)度提高系數(shù)。配筋率較低的5C406組試件，屈服載荷提高系數(shù)實(shí)測值比計(jì)算值更大，而配筋率較高的5C410組試件，屈服載荷提高系數(shù)實(shí)測值與計(jì)算值相當(dāng)。

表5　梁試件屈服載荷對比

3）極限載荷與延性比

5C406組試件動載試驗(yàn)中并未測得試件真實(shí)的極限載荷，但動載作用下極限載荷肯定高于靜載極限載荷。5C410組試件中部分動載試驗(yàn)后受壓區(qū)混凝土破裂，可認(rèn)為測得的極限載荷與真實(shí)的極限載荷十分接近，那么動載試驗(yàn)極限載荷平均值與靜載試驗(yàn)平均值的比值為1.08，可作為極限載荷的提高系數(shù)，極限載荷的提高系數(shù)比屈服載荷的提高系數(shù)低一些。該組試件的延性比也可認(rèn)為接近真實(shí)值，那么動載試驗(yàn)中試件延性比的平均值為4.06，與靜載試驗(yàn)中延性比平均值4.16相近，而且動載試驗(yàn)中真實(shí)的延性比還會更高一些，說明動態(tài)加載時鋼筋混凝土梁的塑性變形能力與靜態(tài)加載時基本相當(dāng)。

對比3種靜載試驗(yàn)的結(jié)果，可發(fā)現(xiàn)混凝土強(qiáng)度對延性比影響較小，而配筋率對延性比影響顯著，配筋率越高延性比越低。

3　結(jié)束語

通過HRB500鋼筋混凝土簡支梁的靜動態(tài)抗彎試驗(yàn)，研究了不同混凝土強(qiáng)度等級（C40、C60）和不同配筋率（0.6%、1.0%）試件的受彎承載力，可以得到以下結(jié)論：

1）在動態(tài)載荷作用下，平截面假定依然成立，可以作為計(jì)算分析的基礎(chǔ)。

2）動載試驗(yàn)中梁的開裂載荷有顯著提升，提升幅度可達(dá)到100%～200%。

3）動載試驗(yàn)中梁的屈服載荷和極限載荷均有提升，可采用靜載時計(jì)算屈服載荷的方法計(jì)算動態(tài)屈服載荷，但需要將鋼筋和混凝土的靜態(tài)強(qiáng)度替換為動態(tài)強(qiáng)度，而且這樣計(jì)算對結(jié)構(gòu)而言是偏于安全的。配筋率較低的梁動態(tài)屈服載荷的提高比例較高。

4）動態(tài)載荷作用下梁的延性比與靜態(tài)加載時基本相當(dāng)，配筋率越高延性比越低。

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（編輯：李妮）

Static and dynamic experimental investigation on flexural bearing capacity of HRB500 reinforced concrete beam

LI Lei1，2，HE Xiang1，2，SUN Ao1，WANG Shihe1，2，GAO Jie1
（1.Unit 61489 PLA，Luoyang 471023，China；2.He'nan Key Laboratory of Special Protective Materials，Luoyang 471023，China）

In order to study the flexural bearing capacity of HRB500 reinforced concrete simple supported beam，static and dynamic tests of three dividing point loading were carried out.21 beams in 7 groups were tested under 3 different loading speeds.The reinforcement ratio was 0.6% and 1.0%respectively，and the strength grade of concrete was C40 and C60 respectively.The strain distribution in the section，cracking load，yield load，ultimate load and ductility ratio were obtained.The comparative analysis of the experiment results show that，under dynamic load，plane section assumption is also tenable，and the cracking load of beam is significantly raised more than one time.The yield load and ultimate load increased a little.The dynamic yield load can be calculated by the method derived from static load condition，but the static strength of rebar and concrete must be replaced by the dynamic strength.The ductility ratio of beam is basically not influnced by loading speed，but it is lower when the reinforcement ratio is higher.

HRB500 rebar；concrete beam；dynamic experiment；yield load；ductility ratio

A

1674-5124（2016）10-0049-07

10.11857/j.issn.1674-5124.2016.10.010

2016-05-05；

2016-06-18

河南省科技創(chuàng)新人才計(jì)劃（154200510028）

李磊（1980-），男，河南開封市人，助理研究員，博士，主要從事工程防護(hù)材料及其試驗(yàn)技術(shù)研究。