锚固长度——根据试验程序,还要研究两种不同的锚固长度L e 。在浇筑时要保证加荷后的第一条裂缝出现在指定的位置,见图1 3 。第一组样品的锚固长度是计算延伸长度ldev 的100%(6ft1in),见图14 和图15。第二组样品根据100% 的ldev 的试验结果取80% 的ldev 和120% 的ldev 进行试验。
如果100% 的ldev 的样品在破坏时的弯矩大于或等于计算的抗弯能力,则第二组样品的锚固长度就取80% 的ldev;如果100% 的ldev 的样品在破坏时的弯矩小于计算的抗弯能力,则第二组样品的锚固长度就取120% 的ldev。由于所有100% 的ldev 的样品在受弯试验时弯矩都大于计算的抗弯能力,所以第二组样品的锚固长度均为80% 的l dev,见图16。
第二组样品不同的锚固长度,每根梁可设置四条裂缝,如图13 和图17 所示。图18 中施加荷载的位置是在预先设置的裂缝上方。
加荷条件
采用了三种加荷速率来评价锚固长度。第一种加荷速度较慢,为100Ib/min(45kg/min),用了10h 才产生裂缝,然后加荷速度减小到10Ib/min(4.5kg/min),并保持此速率,直到样品破坏。采用较慢的加荷速度,可以在破坏之前准确地测量应变量。
第二种加荷条件取Mn 的76.5%,即样品以100Ib/min 的速度加荷到样品正常承受能力的76.5%,并保持24h。这种加荷条件的依据是ACI318 规范第20.3.2条对结构评价试验的规定。如果样品在2 4 h 后能承受住此荷载,则再以10Ib/min 的速度加荷直到样品破坏。
第三种加荷条件与第二种相同, 只是不在100% 的M n 处保持24h 。表6 是不同锚固长度对应的加荷条件。表中两个T B 型的样品采用了7 6 . 5 %M n 和100% M n 的组合加荷条件,目的是看看更严厉的加荷条件下会有什么结果。
实验设备
单筋样品使用的是K S U 工程结构机械实验室的M T S 伺服控制试验机。得到的数据有荷载、跨中挠度、端部应变、开裂时的拉应力。端部应变的读取采用线性变量差值传感器,见图1 9 。图2 0 是给单筋样品加荷的架子。带滚轮的辅助梁在预设
裂缝的正上方施加点荷载。滚轮在此处与点荷载相连。图21 是加荷架中的TSB 样品,图22 是加荷架中的T B 样品。
结 果
材料特性
样品浇筑前进行了坍落度、粘性指数、J - 环、L 盒试验,见表7 。
传递长度
前述端部滑移量的测量是为了评估梁的传递长度的。在计算时,所有单筋样品钢筋的初始应力假fsi 定为196ksi(1350MPa)。TB 样品的fsi 假定为192ksi(1320MPa)底部有钢筋的梁的传递长度(2 1 d )都不大于AASHTO 和ACI 的假定。21 天的平均传递长度,SSB样品是21in,TSB 为30in,TB 为29in。图23 是根据A A S H T O 和A C I 的规定对所有样品试验后的传递长度。
与Barnes 等人对桥梁的传递长度相比,所有钢筋高于底面2in 的样品(SSB 和TB)的传递长度都增加了10% 到20%,TSB 样品的传递长度增加了40%到45%,顶部有钢筋的样品也是如此。Russell 和Burns 的研究也得到了类似的结果。
受弯试验结果
所有受弯样品的试验都做到了钢筋破坏为止,钢筋锚固长度6ft1in 的样品在破坏时的弯矩都超过
了正常抗弯能力的10% 到20%,钢筋锚固长度4ft10in的样品抗弯能力都比正常抗弯能力提高了2 5 % 到3 5 % 。应特别强调的是,锚固长度短于计算长度的样品的抗弯能力都比正常抗弯能力有所减少。
表8 是所有样品的试验结果。最大端部滑移小于0.01in。图24和图25是锚固长度6ft1in和4ft10in样品的弯矩- 挠度关系。图26 是TB 样品的弯矩- 挠度关系。