于江等：基于分形理论无腹筋混凝土梁的受剪性能 1387· 2.2试验方案 2根纵筋.梁的腹部不设架立筋及箍筋，在支座外设立 试件采用矩形截面简支梁，梁长1800mm,净跨为 3根直径为6mm的HPB300的箍筋，间距为60mm, 1400mm,矩形截面尺寸是150mm×250mm,梁底设立 保护层厚度为20mm,图1为梁的尺寸及配筋图. 20 6@60 6@60 2(16、18、20) 1504 200 1400 200 1-1 1800 图1无腹筋梁尺寸及配筋图（单位：mm) Fig.I Dimensions and reinforcement drawing of girder without rib(Unit:mm) 为了研究不同剪跨比入及纵筋配筋率作用下 的延性相对更大；挑选纵筋配筋率作为一个主要 无腹筋梁表面裂缝的分形特征与抗剪性能间的联 因素，是为了一方面得到其对无腹筋梁受剪性能 系，本次试验设计采用9根试验梁，共分成3组， 的影响，另一方面通过分形维数得到其对裂纹扩 而剪跨比对无腹筋梁受剪破坏影响程度最大，由 展的影响程度.因此选取下述剪跨比及纵筋配筋率 于不配置腹筋，在此不考虑腹筋率作用，纵筋配筋 因此第一组梁的纵筋配筋率为1.28%，第二组为 率影响次之，为了贴近实际工程应用，设定梁发生 1.62%,第三组为1.99%，且每组设定剪跨比依次为 剪压破坏(1<>3)与适筋破坏，对比斜拉与斜压破 1.5、2、2.5,并分别测试与每组梁同条件养护条件下 坏，剪压破坏延性较大，脆性较低，为了确保试件 的混凝土立方体试块抗压强度，试验参数见表3 表3试件参数信息 Table 3 Parameter information of test pieces Numbering Size/mm Compressive strength/MPa Reinforcement diameter/mm Longitudinal strength Shear span ratio Reinforcement ratio/% WL-I 1800×150×250 41.031 16 HRB400 1.5 1.28 WL-2 1800x150×250 44.103 16 HRB400 2 1.28 WL-3 1800×150×250 42.772 6 HRB400 2.5 1.28 WL4 1800×150×250 38.467 18 HRB400 1.5 1.62 WL-5 1800×150×250 37.003 18 HRB400 2 1.62 WL-6 1800×150×250 36.832 18 HRB400 2.5 1.62 WL-7 1800×150×250 38.607 20 HRB400 1.5 1.99 WL-8 1800×150×250 38.471 20 HRB400 2 1.99 WL-9 1800×150×250 46.219 20 HRB400 2.5 1.99 2.3试验加载方案 改为每级5kN加载，直至梁发生破坏，试验加载装 按照GB50152一2012《混凝土结构试验方法 置及位移计布置图如图2所示 标准》对无腹筋混凝土梁进行四点加载，并在梁顶 试验加载过程中详细记录裂缝的发展趋势与 端放置一个分配梁将力分导为2个对称的集中荷 相应的荷载值，并使用DH3816采集箱采集应变 载，试验加载装置采用液压千斤顶，由于试验条件 (纵筋、跨中混凝土、应变片花)、跨中与支座处的 有限，未采用位移加载选用力加载方式，且为了方 位移及荷载值等数据 便控制加卸载速度和观测分析结构的各种变化， 3试验结果分析 也为了统一各点的加载步调采用分级加载的方 式，加载后持续3min用以记录梁的裂缝等，在梁 3.1梁表面裂缝分布 出现裂缝前采用每级5kN加载，出现裂缝后以 基于试验过程的观察，当9根无腹筋梁受到 10kN加载，当加载到试验梁破坏荷载的90%时， 荷载作用时，在到达开裂荷载之前，并无任何现2.2    试验方案 试件采用矩形截面简支梁，梁长 1800 mm，净跨为 1400 mm，矩形截面尺寸是 150 mm×250 mm，梁底设立 2 根纵筋，梁的腹部不设架立筋及箍筋，在支座外设立 3 根直径为 6 mm 的 HPB300 的箍筋，间距为 60 mm， 保护层厚度为 20 mm，图 1 为梁的尺寸及配筋图. 250 200 ϕ6@60 20 20 250 150 ϕ6@60 2ϕ(16、18、20) 200 1-1 1400 1 1 1800 图 1    无腹筋梁尺寸及配筋图（单位: mm） Fig.1    Dimensions and reinforcement drawing of girder without rib (Unit: mm) 为了研究不同剪跨比 λ 及纵筋配筋率作用下 无腹筋梁表面裂缝的分形特征与抗剪性能间的联 系，本次试验设计采用 9 根试验梁，共分成 3 组 ， 而剪跨比对无腹筋梁受剪破坏影响程度最大，由 于不配置腹筋，在此不考虑腹筋率作用，纵筋配筋 率影响次之，为了贴近实际工程应用，设定梁发生 剪压破坏（1<λ>3）与适筋破坏，对比斜拉与斜压破 坏，剪压破坏延性较大，脆性较低，为了确保试件 的延性相对更大；挑选纵筋配筋率作为一个主要 因素，是为了一方面得到其对无腹筋梁受剪性能 的影响，另一方面通过分形维数得到其对裂纹扩 展的影响程度. 因此选取下述剪跨比及纵筋配筋率. 因此第一组梁的纵筋配筋率为 1.28%，第二组为 1.62%，第三组为 1.99%，且每组设定剪跨比依次为 1.5、2、2.5，并分别测试与每组梁同条件养护条件下 的混凝土立方体试块抗压强度，试验参数见表 3. 表 3 试件参数信息 Table 3   Parameter information of test pieces Numbering Size/mm Compressive strength/MPa Reinforcement diameter/mm Longitudinal strength Shear span ratio Reinforcement ratio/% WL-1 1800×150×250 41.031 16 HRB400 1.5 1.28 WL-2 1800×150×250 44.103 16 HRB400 2 1.28 WL-3 1800×150×250 42.772 16 HRB400 2.5 1.28 WL-4 1800×150×250 38.467 18 HRB400 1.5 1.62 WL-5 1800×150×250 37.003 18 HRB400 2 1.62 WL-6 1800×150×250 36.832 18 HRB400 2.5 1.62 WL-7 1800×150×250 38.607 20 HRB400 1.5 1.99 WL-8 1800×150×250 38.471 20 HRB400 2 1.99 WL-9 1800×150×250 46.219 20 HRB400 2.5 1.99 2.3    试验加载方案 按照 GB 50152—2012《混凝土结构试验方法 标准》对无腹筋混凝土梁进行四点加载，并在梁顶 端放置一个分配梁将力分导为 2 个对称的集中荷 载，试验加载装置采用液压千斤顶，由于试验条件 有限，未采用位移加载选用力加载方式，且为了方 便控制加卸载速度和观测分析结构的各种变化， 也为了统一各点的加载步调采用分级加载的方 式，加载后持续 3 min 用以记录梁的裂缝等，在梁 出现裂缝前采用每级 5 kN 加载，出现裂缝后以 10 kN 加载，当加载到试验梁破坏荷载的 90% 时， 改为每级 5 kN 加载，直至梁发生破坏，试验加载装 置及位移计布置图如图 2 所示. 试验加载过程中详细记录裂缝的发展趋势与 相应的荷载值，并使用 DH3816 采集箱采集应变 （纵筋、跨中混凝土、应变片花）、跨中与支座处的 位移及荷载值等数据. 3    试验结果分析 3.1    梁表面裂缝分布 基于试验过程的观察，当 9 根无腹筋梁受到 荷载作用时，在到达开裂荷载之前，并无任何现 于    江等： 基于分形理论无腹筋混凝土梁的受剪性能 · 1387 ·