再生混凝土梁抗剪计算方法研究

余方　殷灿彬

[摘 要]本文在再生混凝土梁与普通混凝土梁的抗剪破坏过程相似的基础上，对再生混凝土梁抗剪机理进行探讨，得出再生混凝土梁抗剪承载能力标准值的估算公式。

[关键词]再生混凝土梁；抗剪性；计算公式

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2015.17.162

再生性混凝土梁抗剪试验共4根梁，其中一根为天然粗骨料对比梁，编号RCL5；两根再生粗骨料取代率为50%、100%；而细骨料均为天然黄沙（粒径0～5mm）的再生性混凝土梁，编号分别为RCL6与RCL7；一根再生粗骨料取代率100%，细骨料为再生性细骨料（粒径0～5mm），本文将这种梁称为全再生梁，编号RCL8。

在此之前已对3根再生混凝土梁的抗剪性能与普通混凝土梁进行了对比研究，得出再生混凝土梁与普通混凝土梁的抗剪破坏过程相似，均有弹性阶段和非弹性阶段，再生混凝土梁应用于工程实际是可行的。在以前的研究基础上，本文主要对再生混凝土梁抗剪计算方法进行研究。

1 再生混凝土梁抗剪机理探讨

根据试验结果，再生混凝土梁抗剪的破坏形态与普通混凝土梁的相似，故可参照取普通混凝土梁破壞时的受力状态来分析再生混凝土梁的抗剪机理。再生混凝土梁抗剪破坏时的受力情况如下图所示。

再生混凝土梁抗剪破坏时的受力简图

设试验梁在达到极限状态时，剪压区高度为x，忽略临界斜裂缝间的骨料咬合力和纵筋的销栓力，则有下列平衡方程：

由于4根梁达到抗剪承载能力时纵筋和箍筋应变均大致相等，故根据以上三式，再生混凝土梁抗剪极限承载能力较小的原因主要是，再生混凝土比普通混凝土抗剪能力低。根据文献，在相同正应力σ作用下，混凝土的抗剪能力与其极限抗拉强度呈增函数关系。试验结果表明：与普通混凝土相比，再生混凝土的极限抗拉强度较低，随之，抗剪强度较差。

值得指出的是，对于再生混凝土梁，其临界斜裂缝间骨料的咬合力机理与普通混凝土略有不同。对于普通混凝土，天然粗骨料的强度远大于水泥石的强度，在斜裂缝表面处骨料可能突出表面，突出的天然粗骨料将阻止斜裂缝两侧相对滑移，此即所谓咬合力；再生粗骨料的孔隙率比较大，且存在许多微裂缝，在其临界主裂缝处容易被拉断，斜裂缝表面只有少量的粗骨料突出表面，骨料咬合力主要取决于裂缝面间摩擦力的大小。

2 计算公式的推导

本文试验的研究结果表明，在纵筋配筋率、截面尺寸、基体强度都相同的条件下，为了结构设计的方便，本文结合我国规范中的斜截面受剪承载力计算方法。以本文的试验数据为依据，探讨再生性混凝土梁斜截面受剪承载力的计算方法，得到适合再生性混凝土梁特点的受剪承载力计算公式。抗剪承载力规范法和试验实际对照结果见表1。

相对于普通混凝土梁，再生混凝土梁的抗剪能力略差。一方面如果用普通混凝土梁的计算公式直接计算再生混凝土梁的抗剪承载力，将是偏于不安全的；另一方面在再生混凝土走向工程实际中，确实需要简便适用的计算公式，故本文根据我国规范，结合再生混凝土特点，对再生混凝土梁抗剪承载力公式做了初步探讨。

3 小 结

从以上研究中，可以得到如下初步结论。

一是再生混凝土梁与普通混凝土梁的抗剪破坏过程相似，均有弹性阶段和非弹性阶段，再生混凝土梁应用于工程实际是可行的。

二是再生混凝土梁的抗剪承载力随着粗骨料取代率的增加而减小，而细骨料的取代率对其影响较小；再生混凝土梁抗剪承载能力标准值可以按照式（5）进行估算。

参考文献：

[1]中国建筑科学研究院.普通混凝土配合比设计规程（JGJ55—2000）[M].北京：中国建筑工业出版社，2001.

[2]中国建筑科学研究院混凝土研究所.混凝土实用手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1994.