组合梁试件SCB-1~SCB-6的变化参数主要有腹板有无洞口、混凝土板厚度和配筋率。试件SCB-1是无洞组合梁,试件SCB-2、SCB-3、SCB-4的混凝土板厚度依次增加,试件SCB-2、SCB-5、SCB-6的配筋率依次增加。各试件的承载力和破坏情况见表2.6。虽然洞口区域的混凝土板具有剪切破坏的特征,但由于洞口位于弯剪区段,在弯矩和剪力共同作用下,洞口区不仅发生了剪切变形,角部还出现了塑性铰,因此从整体上看各开洞试件的破坏形态以空腹破坏为主。
表2.6 组合梁试件承载力及破坏形态
1)开洞影响
当板厚和配筋率相同时,开洞组合梁SCB-2和无洞组合梁SCB-1相比,承载力降低了46.5%,变形能力降低了55%。可见负弯矩区组合梁开洞后组合梁承载力和变形能力都有很大降低。
2)板厚变化影响
当以混凝土板厚为变化参数,配筋率不变时的结果见表2.6和图2.27,从结果可以看出,用试件SCB-3、SCB-4与SCB-2作比较,洞口尺寸相同,板厚依次增加15 cm和30 cm,其承载力分别提高了18.8%和32%,变形能力只提高了1%和3.9%。可见混凝土板的抗剪承载力随着板厚的增加而提高,增加混凝土板厚可以有效提高负弯矩区腹板开洞组合梁的承载力,但不能明显提高其变形能力。
图2.27 板厚变化时的荷载-挠度曲线
3)配筋率变化影响
当以配筋率为变化参数,板厚不变时的结果见表2.6和图2.28,试件SCB-5、SCB-6与SCB-2作比较,洞口尺寸相同,配筋率依次提高了0.4%和0.8%,其承载力分别提高了4.9%和9.1%,变形能力则提高了66.7%和88.4%。可见增加纵向钢筋配筋率可以显著提高负弯矩区腹板开洞组合梁的变形能力,但对其承载力的提高则很少,主要原因是开洞后组合梁的破坏由洞口4个角处的截面强度控制,洞口左侧上下截面的次弯矩均为负弯矩,而洞口右侧上下截面的次弯矩均为正弯矩,只有位于洞口右侧混凝土板上部的纵向钢筋能有效且较多地发挥作用。
图2.28 配筋率变化时的荷载-挠度曲线(www.xing528.com)
4)正、负弯矩试验结果对比
王鹏等[90]对正弯矩作用下的腹板开洞组合梁进行了试验研究,得到了不同参数下的试验结果。以板厚为变化参数时,试件A3、试件A4与试件A2相比,承载力分别提高了11.73%和26.18%,但对变形能力的提高则不明显,如图2.29所示;以配筋率为变化参数时,试件B1、B2与试件A2相比,变形能力分别提高了13.97%和24.45%,但对承载力的提高则不明显,如图2.30所示。
图2.29 板厚变化的荷载-挠度曲线
图2.30 配筋率变化的荷载-挠度曲线
将本书试验结果与王鹏等[90]进行的正弯矩区腹板开洞组合梁的试验结果进行对比可以发现:
①通过增加混凝土板厚度可以有效提高正弯矩区或负弯矩区的腹板开洞组合梁的承载力,对负弯矩区腹板开洞组合梁的提高效果(18.8%~32%)更为明显,如图2.31(a)所示,但混凝土板厚的增加不能有效提高其变形能力。
②通过增加配筋率可以有效提高正弯矩区或负弯矩区的腹板开洞组合梁的变形能力,值得注意的是,其对负弯矩作用下的腹板开洞组合梁的提高效果(66.7%~88.4%)比正弯矩作用下的高很多,如图2.31(b)所示,但是通过增加配筋率并不能有效提高其承载力。
图2.31 正、负弯矩作用下腹板开洞组合梁参数影响对比
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