HRB500级钢筋混凝土构件受力性能的试验研究
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摘要
HRB500级钢筋抗拉强度标准值为500MPa，是一种强度高，延性好的新型钢筋，在国外已得到广泛应用。而我国《混凝土结构设计规范》GB50010-2002中尚未列入，为尽快实现与国际接轨，在我国工程领域推广这种新型钢筋，需对HRB500级钢筋混凝土构件主要受力性能进行试验研究。
HRB500级钢筋混凝土构件的受弯性能试验研究表明，HRB500级钢筋混凝土构件受弯性能与普通钢筋混凝土构件相同。受弯构件可按现行《混凝土结构设计规范》GB50010-2002中受弯构件的正截面的承载力计算公式计算，无论取f_y=420MPa或f_y=400MPa，采用HRB500级钢筋混凝土构件均有足够的安全储备。在正常使用极限状态下，HRB500级钢筋混凝土受弯构件的挠度、裂缝宽度均可按现行《混凝土结构设计规范》GB50010-2002中规定公式计算，但应进行适当修正。对于挠度值应乘以扩大系数1.25，对于最大裂缝宽度计算值应乘以折减系数0.9。由于HRB500级钢筋在正常使用极限状态下的工作应力σ_(sk)较大，建议在设计中对HRB500级钢筋混凝土受弯构件进行裂缝宽度验算。
HRB500级钢筋混凝土构件受剪性能试验研究表明，HRB500级钢筋混凝土构件的受剪性能与普通钢筋混凝土构件相同。受剪承载力可按现行《混凝土结构设计规范》GB50010-2002中规定的斜截面承载力公式计算。由于HRB500级钢筋强度较高，作为箍筋使用时应力未能得到充分发挥，破坏时大部分箍筋未能达到400MPa。建议箍筋屈服强度设计值取f_(yv)=380MPa或f_(yv)=360MPa。
连续梁的受力性能试验研究表明，由于HRB500级钢筋有较好的延性，塑性铰有足够的转动能力，在超静定结构中可形成破坏机构，实现完全的塑性内力重分布，可用于按考虑塑性内力重分布设计的结构。
The standard value of HRB500 steel bar's tensile strength is 5000MPa. It is a new type steel bar which has many merits, such as hi-strength and strong ductility. This kind of steel bar has been used prevalently in foreign countries. But it hasn't been taken in by new Code for design of concrete structures (GB500'10-2002). In order to take the internationalization into reality as soon as possible and popularize this new kind of steel bar in engineering area of our country, the experiment researches should be done on the main characteristic of HRB500 reinforced flexural members.
The experiment research shows that the performance of flexural member reinforced with HRB500 steel bar is the same as that of the common reinforced concrete members. It's bearing capacity of flexure member can be calculated by the formula of cross-section in the Code for design of concrete structure (GB50010-2002). The result shows that: whether =fy420MPa orfy=400MPa, the HRB500 steel bar member is safe enough.
The research of HRB500 reinforced flexural members shows that the flexural members' width of cracks and deflection under limit state of serviceability can be calculated by formulas in existing Code for design of concrete structures (GB50010-2002),while they should be amended properly.As for the value of deflection, it should be enlarged by a coefficient 1.25. Similarly, the max-width of cracks should be discounted by a coefficient 0.9. Because the HRB500 steel bar's working stress (under the limit of serviceability ) is larger than other bars in existence, we suggest that a checking computation to the width of cracks of the flexural members should be given.
The research shows that the performance of shear member reinforced with HRB500 steel bar is the same as the common reinforced concrete members. According to the Code for design of concrete structure (GB50010-2002), the bearing capacity of HRB500 steel bar under shear can be calculated by the formula of bearing capacity in oblique cross-section. Because of its high strength, the HRB500 steel bar cannot reach its max strength, and most of strengths of steel bars are no more than 400Mpa when the member destroyed. So I proposefyv=380Mpa
or 360 Mpa.
The research shows that HRB500 reinforced continuous beam have enough ductility, "plastic hinge" has full rotation capacity. Continuous beam can implement the plastic internal
force redistribution. This can be take into account when design HRB500 bar reinforced construct.
HRB500级钢筋混凝土构件的受弯性能试验研究表明，HRB500级钢筋混凝土构件受弯性能与普通钢筋混凝土构件相同。受弯构件可按现行《混凝土结构设计规范》GB50010-2002中受弯构件的正截面的承载力计算公式计算，无论取f_y=420MPa或f_y=400MPa，采用HRB500级钢筋混凝土构件均有足够的安全储备。在正常使用极限状态下，HRB500级钢筋混凝土受弯构件的挠度、裂缝宽度均可按现行《混凝土结构设计规范》GB50010-2002中规定公式计算，但应进行适当修正。对于挠度值应乘以扩大系数1.25，对于最大裂缝宽度计算值应乘以折减系数0.9。由于HRB500级钢筋在正常使用极限状态下的工作应力σ_(sk)较大，建议在设计中对HRB500级钢筋混凝土受弯构件进行裂缝宽度验算。
HRB500级钢筋混凝土构件受剪性能试验研究表明，HRB500级钢筋混凝土构件的受剪性能与普通钢筋混凝土构件相同。受剪承载力可按现行《混凝土结构设计规范》GB50010-2002中规定的斜截面承载力公式计算。由于HRB500级钢筋强度较高，作为箍筋使用时应力未能得到充分发挥，破坏时大部分箍筋未能达到400MPa。建议箍筋屈服强度设计值取f_(yv)=380MPa或f_(yv)=360MPa。
连续梁的受力性能试验研究表明，由于HRB500级钢筋有较好的延性，塑性铰有足够的转动能力，在超静定结构中可形成破坏机构，实现完全的塑性内力重分布，可用于按考虑塑性内力重分布设计的结构。
The standard value of HRB500 steel bar's tensile strength is 5000MPa. It is a new type steel bar which has many merits, such as hi-strength and strong ductility. This kind of steel bar has been used prevalently in foreign countries. But it hasn't been taken in by new Code for design of concrete structures (GB500'10-2002). In order to take the internationalization into reality as soon as possible and popularize this new kind of steel bar in engineering area of our country, the experiment researches should be done on the main characteristic of HRB500 reinforced flexural members.
The experiment research shows that the performance of flexural member reinforced with HRB500 steel bar is the same as that of the common reinforced concrete members. It's bearing capacity of flexure member can be calculated by the formula of cross-section in the Code for design of concrete structure (GB50010-2002). The result shows that: whether =fy420MPa orfy=400MPa, the HRB500 steel bar member is safe enough.
The research of HRB500 reinforced flexural members shows that the flexural members' width of cracks and deflection under limit state of serviceability can be calculated by formulas in existing Code for design of concrete structures (GB50010-2002),while they should be amended properly.As for the value of deflection, it should be enlarged by a coefficient 1.25. Similarly, the max-width of cracks should be discounted by a coefficient 0.9. Because the HRB500 steel bar's working stress (under the limit of serviceability ) is larger than other bars in existence, we suggest that a checking computation to the width of cracks of the flexural members should be given.
The research shows that the performance of shear member reinforced with HRB500 steel bar is the same as the common reinforced concrete members. According to the Code for design of concrete structure (GB50010-2002), the bearing capacity of HRB500 steel bar under shear can be calculated by the formula of bearing capacity in oblique cross-section. Because of its high strength, the HRB500 steel bar cannot reach its max strength, and most of strengths of steel bars are no more than 400Mpa when the member destroyed. So I proposefyv=380Mpa
or 360 Mpa.
The research shows that HRB500 reinforced continuous beam have enough ductility, "plastic hinge" has full rotation capacity. Continuous beam can implement the plastic internal
force redistribution. This can be take into account when design HRB500 bar reinforced construct.
引文
[1] HRB500级钢筋混凝土构件性能的试验研究(研究报告)，刘立新，郑州大学土木工程学院，2003．6；
[2] 徐有邻，我国混凝土结构用钢筋的现状及发展，土木工程学报，1999，5；
[3] 徐有邻，谢志峰．混凝土结构用钢筋优化的建议．工业建筑，2002，10；
[4] 徐有邻，建筑用钢筋发展展望，中国建筑科学研究院，2003，03；
[5] 徐有邻，采用高强材料提高混凝土结构安全度的建议，中国建筑科学研究院；
[6] 徐有邻，沈文都，钢筋外形对粘结性能的影响，工业建筑，1987，3；
[7] 徐有邻，混凝土结构用钢筋的合理选择，建筑结构，2000，7；
[8] 徐有邻．建筑用钢筋优化刍议．钢铁钒钛，2001；
[9] 裴智 等，建筑钢材发展趋势及其对策，山东省建筑设计研究院；1999；
[10] 结构设计安全度专题讨论综述，土木工程学报，1999，6；
[11] 《混凝土结构用钢筋(丝)力学性能比较的研究》(硕士论文)，张达勇，郑州大学土木工程学院，1997，5；
[12] 《钢筋混凝土结构》，R．Park T．Pauly著，秦文钺 等译 重庆大学出版社，1986；
[13] 《混凝土结构工程学》，江见鲸，中国建筑工业出版社，1998；
[14] 《钢筋混凝土基本构件》，滕智明清华大学出版社，1987，10；
[15] 《钢筋混凝土基本理论》，滕智明，王传志，中国建筑工业出版社，1985；
[16] 《混凝土结构设计规范》 GB50010-2002；
[17] 《金属拉伸试验方法》 GB228-87；
[18] 《建筑抗震设计规范》 GB50011-2001；
[19] 《高层建筑混凝土结构技术规程》 JGJ3-2002；
[20] HRB400级钢筋混凝土构件受力性能的试验研究(硕士论文)，李美云，郑州大学土木工程学院，2002，4；
[21] 500Mpa螺旋肋钢筋混凝土构件受力性能的试验研究(硕士论文)，钱伟，郑州大学土木工程学院，2000，4；
[22] 《商品混凝土强度非破损检测方法的研究》(硕士论文)，李珂，郑州大学土木工程学院，2002，5；
[23] 《钢筋及混凝土受弯构件延性的研究》(硕士论文)，张伟红，郑州大学土木工程学院，2002，5
[24] 《钢筋混凝土构件抗裂度裂缝和刚度》，丁大钧，南京工学院出版社，1987；
[25] 《建筑结构试验》．姚振纲，刘祖华，上海：同济大学出版社，1998；
[26] 《混凝土结构》(上册)，吴培明，第一版，武汉：武汉工业大学出版社，2003；
[27] 《混凝土结构》，天津大学、同济大学、东南大学主编，中国建筑工业出版社，1994；
[28] 《顶部荷载作用下无洞口两跨连续梁受力性能与抗剪承载力的试验研究》(硕士论文)：郭乐工，郑州工学院，1988；
[29] 钢筋混凝土结构考虑非弹性变形计算理论译文集，国家建委建筑科学研究研究院结构所印；
[30] 《钢筋混凝土并筋梁受力性能的研究》：(硕士论文)，李林凯，郑州工业大学，1995；
[31] 英国混凝土规范，中国建筑科学研究院结构所规范室译，1993；
[32] 美国混凝土房屋建筑规范，中国建筑科学研究院结构所规范室译，1990；
[33] 苏联混凝土和钢筋混凝土结构设计规范，冶金建筑研究总院钢筋混凝土结构研究室，1986；
[34] 梁书亭，蒋永生，高强钢筋高强混凝土梁裂缝宽度验算方法的研究，南京建筑工程学院学报，1998，2；
[35] 姜宁辉，蒋永生，配有高强钢筋的高强混凝土梁抗裂与裂缝宽度验算，建筑结构，1998，4
[36] 聂建国，沈聚敏，钢筋混凝土梁在长期荷载作用下的变形，建筑结构学报，1994，5；
[37] 郑晓燕，翟爱良，剪切变形及斜裂缝影响的钢筋混凝土梁挠度计算，青岛建筑工程学院学报，1998，3；
[38] 刘立新，田秋，钢筋混凝土受剪构件和受扭构件的破坏机理及受力模型的探讨，郑州工学院学报，1994，4；
[39] 刘立新，钢筋混凝土深梁、短梁和浅梁受剪承载力的统一计算方法，建筑结构学报，1995，4；
[40] 王铁成，康谷贻，高强混凝土构件斜截面受剪承载力计算，天津大学学报，2001，5；
[41] 余勇，沈浦生，冷轧带肋钢筋混凝土连续梁受力性能的试验研究，福州大学学
报，1996，24(增刊)；
[42] 韦玉华，顾蕙若，钢筋混凝土连续梁考虑裂缝内力重分布后支座弯矩的修正，结构工程师，1997，2；
[43] 邓宗才，马俊，钢筋混凝土连续梁塑性分析的试验研究，建筑结构，1997，5；
[44] 邓宗才，钢筋混凝土连续梁弯矩调幅法的研究，建筑结构，1997，8；
[45] 贺建瑞，连续梁支座反力的测定及内力调整，铁道建筑，1998，12；
[46] 王正霖，简斌，两跨预应力混凝土连续梁的试验分析，土木工程学报，1999，2
[47] 简斌，王正霖，预应力混凝土连续梁弯矩调幅的主要影响因素，2000，9；
[48] L.A.Luit. "Analysis of stress in concrete near a reinforcing bar due to bond and transeverse cracking" .ACI Journal,Oct, 1970
[49] A.M.I. Sweedan, A.A. El Damatty. Experimental and analytical evaluation of the dynamic characteristics of conical shells. Thin-Walled Structures, 2002 ,40: 465～486
[50] R.Park and T.Paulay. Reinforced concrete strueture,A wiley-interscience publication,New York.London. Sydney.Toronto
[2] 徐有邻，我国混凝土结构用钢筋的现状及发展，土木工程学报，1999，5；
[3] 徐有邻，谢志峰．混凝土结构用钢筋优化的建议．工业建筑，2002，10；
[4] 徐有邻，建筑用钢筋发展展望，中国建筑科学研究院，2003，03；
[5] 徐有邻，采用高强材料提高混凝土结构安全度的建议，中国建筑科学研究院；
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[8] 徐有邻．建筑用钢筋优化刍议．钢铁钒钛，2001；
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[10] 结构设计安全度专题讨论综述，土木工程学报，1999，6；
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[18] 《建筑抗震设计规范》 GB50011-2001；
[19] 《高层建筑混凝土结构技术规程》 JGJ3-2002；
[20] HRB400级钢筋混凝土构件受力性能的试验研究(硕士论文)，李美云，郑州大学土木工程学院，2002，4；
[21] 500Mpa螺旋肋钢筋混凝土构件受力性能的试验研究(硕士论文)，钱伟，郑州大学土木工程学院，2000，4；
[22] 《商品混凝土强度非破损检测方法的研究》(硕士论文)，李珂，郑州大学土木工程学院，2002，5；
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[26] 《混凝土结构》(上册)，吴培明，第一版，武汉：武汉工业大学出版社，2003；
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[28] 《顶部荷载作用下无洞口两跨连续梁受力性能与抗剪承载力的试验研究》(硕士论文)：郭乐工，郑州工学院，1988；
[29] 钢筋混凝土结构考虑非弹性变形计算理论译文集，国家建委建筑科学研究研究院结构所印；
[30] 《钢筋混凝土并筋梁受力性能的研究》：(硕士论文)，李林凯，郑州工业大学，1995；
[31] 英国混凝土规范，中国建筑科学研究院结构所规范室译，1993；
[32] 美国混凝土房屋建筑规范，中国建筑科学研究院结构所规范室译，1990；
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[35] 姜宁辉，蒋永生，配有高强钢筋的高强混凝土梁抗裂与裂缝宽度验算，建筑结构，1998，4
[36] 聂建国，沈聚敏，钢筋混凝土梁在长期荷载作用下的变形，建筑结构学报，1994，5；
[37] 郑晓燕，翟爱良，剪切变形及斜裂缝影响的钢筋混凝土梁挠度计算，青岛建筑工程学院学报，1998，3；
[38] 刘立新，田秋，钢筋混凝土受剪构件和受扭构件的破坏机理及受力模型的探讨，郑州工学院学报，1994，4；
[39] 刘立新，钢筋混凝土深梁、短梁和浅梁受剪承载力的统一计算方法，建筑结构学报，1995，4；
[40] 王铁成，康谷贻，高强混凝土构件斜截面受剪承载力计算，天津大学学报，2001，5；
[41] 余勇，沈浦生，冷轧带肋钢筋混凝土连续梁受力性能的试验研究，福州大学学
报，1996，24(增刊)；
[42] 韦玉华，顾蕙若，钢筋混凝土连续梁考虑裂缝内力重分布后支座弯矩的修正，结构工程师，1997，2；
[43] 邓宗才，马俊，钢筋混凝土连续梁塑性分析的试验研究，建筑结构，1997，5；
[44] 邓宗才，钢筋混凝土连续梁弯矩调幅法的研究，建筑结构，1997，8；
[45] 贺建瑞，连续梁支座反力的测定及内力调整，铁道建筑，1998，12；
[46] 王正霖，简斌，两跨预应力混凝土连续梁的试验分析，土木工程学报，1999，2
[47] 简斌，王正霖，预应力混凝土连续梁弯矩调幅的主要影响因素，2000，9；
[48] L.A.Luit. "Analysis of stress in concrete near a reinforcing bar due to bond and transeverse cracking" .ACI Journal,Oct, 1970
[49] A.M.I. Sweedan, A.A. El Damatty. Experimental and analytical evaluation of the dynamic characteristics of conical shells. Thin-Walled Structures, 2002 ,40: 465～486
[50] R.Park and T.Paulay. Reinforced concrete strueture,A wiley-interscience publication,New York.London. Sydney.Toronto
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