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user: 3. 试件制作 试件制作具体流程为：钢筋的下料加工→钢筋打磨、应变片粘贴→钢筋绑扎、支模→混凝土浇筑、混凝土试件及试压块养护。纵筋下料时需要结合梁、柱尺寸以及保护层厚度来决定钢筋的下料长度。而箍筋弯钩角度为135˚、长度为箍筋直径的10倍，因此箍筋下料长度则要根据混凝土保护层厚度、直段长度、弯钩增加长度以及量度差值(箍筋调整值)决定。 3.1. 钢筋应变片粘贴 由于试验采用热轧带肋钢筋，因此需要使用砂轮在量测带肋位置处打磨一个长 × 宽 × 深 = 20 × 5 × 2 mm的凹形平槽，并用磨砂纸将其再次磨平后用无水乙醇清洗。将自带导线端的应变片用502胶水粘在量测平槽后，采用703硅橡胶对应变片进行封闭，待6~8小时703硅胶具有良好的凝固性后，将高压防水自粘带再一次包裹封闭，完成对应变片的抗震与防水的二次保障。最后为了减小整体应变片系统在混凝土内的剪切摩擦，最后用锡箔纸将其完全包裹。 3.2. 钢筋绑扎、支模 钢筋的绑扎、支模顺序为：柱钢筋笼进行绑扎 → 对试件底部支模 → 将柱钢筋笼放入底模上并按照图纸要求对梁的纵筋、箍筋进行绑扎 → 设置吊钩 → 关模。值得注意的是：1) 梁纵(箍)筋的摆放遵循尽量使应变片线端朝同一个方向，以便连接应变测试仪。2) 由于试件采用卧式浇筑，试验前需将试件吊立放置于加载系统上，因此在绑扎梁的钢筋笼时，将两个吊钩绑扎在梁对称位置。使吊立时形成三角形，保证试件在转移过程中不受损伤。3) 模板的切割制作应严格按照图纸尺寸，关模前将应变片导线捆绑避免造成损伤。 3.3. 混凝土配合比设计 试验采用自拌式混凝土，因此对其进行了混凝土配合比设计如下 [ 9 ] ： 1) 试配强度 f c u ， o ； f c u ， o = f c u ， k + 1.645 ⋅ σ = 44.87   Mpa (1) 式(1)其中 f c u ， k = 35   Mpa ， σ = 6 。 2) 确定水灰比W/B； 为了使混凝土试件在预期时间内强度达标，因此水泥采用普通42.5R，水泥常规富余系数 γ c = 1.13 ，故水泥实际强度与水灰比如式(2)，式(3) f c e = γ c ⋅ f c e g = 1.13 × 42.5 = 48.02   Mpa (2) W / B = α a ⋅ f c e / ( f c u + α a ⋅ α b ⋅ f c e ) = 0.34 (3) 式(3)中混凝土回归系数 α a = 0.46 ， α b = 0.07 。 3) 单位用水用量 m w a ； 根据规范混凝土粗骨料采用两级配制作，粗骨料中最大碎石粒径20 mm，其中35%为直径5~10 mm粒径粗骨料，65%为直径10~20 mm的粒径粗骨料，设计坍落度(160~180 mm)。以90 mm为基础水量，单位用水量200 kg，每增加20 mm，用水量增加5 kg。此外，减水剂能使水泥中的颗粒得以扩散并且使其中的游离水得以释放从而保证和易性的情况下减少混凝土的用水量、水泥用量节约成本。若在冬季较冷地区可适当添加防冻剂。由于本试验拟配C35混凝土，采用减水率为30%的高效减水剂，减水剂掺量为胶凝材料的2%用量。单位水用量如式(4) m w a = m w o ( 1 − β ) = 152.25   kg (4) 式(4)中 m w a 为掺减水剂的混凝土每立方米混凝土的用水量； m w o 为未掺减水剂的混凝土每立方米混凝土的用水量； β 为减水剂的减水率。 4) 单位水泥用量 m c o 如式(5)； m c o = m w a W / B = 447   kg (5) 5) 为了保证混凝土和易性，根据规范砂率取值39%； 6) 减水剂根据厂家推荐用量取胶凝材料的2%用量，因此单位减水剂用量为 m v 为8.8 kg； 由于试验采用1/2比例的缩尺模型试验，因此试件中的粗骨料粒径也相应进行了1/2缩尺。因此本次试验变为单级配，骨料直径全部为5~10 mm的粗骨料。由于整体骨料粒径减少，若按照两级配的用量，混凝土强度无法达到预期强度。经查阅相关规范砂率降低0.03，水胶比控制在0.31~0.33。因此单位水泥用量 m w o 变更为490 kg，单位减水剂用量8 kg。 7) 细骨料石、粗骨料用量分别如式(6)、式(7)、式(8)取混凝土密度2460 kg/m 3 ； m g o + m s o = 2460 − m c o − m w a − m v = 1852   kg / m 3 (6) m s o = ( m g o + m s o ) ⋅ ( 0.39 − 0.03 ) = 666   kg / m 3 (7) m g o = 1186   kg / m 3 (8) 式(7) m s o 中为细骨料用量； m g o 为粗骨料用量。表2为C35细石混凝土单位材料用量。 Table 2 Material for unit volume concrete materia 材料 水(kg) 水泥(kg) 粗骨料(kg) 细骨料(kg) 减水剂(kg) 每m 3 用量 153 490 1186 666 8 表2. 单位体积混凝土材料用料 3.4. 混凝土浇筑 试件的混凝土浇筑与振捣，圆柱体试压块的浇筑应与试件保持同时进行。在整个试件浇筑完毕后，应使用小型震动棒对混凝土进行振捣，期间应尽量避免在贴有应变片的位置进行过度振捣，防止应变片因震动而损坏。振捣完整后将混凝土逐一浇水、多次镘刀收面，并用塑料薄膜将试件及圆柱体试压块进行包裹覆盖后浇水进行养护。 3.5. 试件养护 同等条件的自然养护模式即为浇水、覆盖薄膜。1) 为了混凝土表面在养护期间保持湿润的状态，应该在其表面浇水，减少温度产生的裂缝，也可降低混凝土收缩而产生的裂缝；2) 为了防止养护水的急剧蒸发，还应使用塑料薄膜将其覆盖。当拆除模板后，试件混凝土自身水逐渐通过水化作用散出，因此需要对其进行至少两个星期养护。于是对试件与试压块在捆扎好的应变片线用塑料口袋进行保护的前提下，进行了为期三周的浇水，覆盖薄膜，再在薄膜上浇水的养护模式，如图6之后撤除薄膜以及停止浇水。一周后，试件拆除底模，不再覆盖。 3.6. 材料性能 试验试件纵筋采用HRB400，箍筋采用HPB300，混凝土采用C35。钢筋拉伸试验在10 5 kg万能材料试验机上进行，按照钢筋直径进行分组，每组三根留样，根据钢筋直径选取合适夹具，最终取三根钢筋屈服强度的平均值作为该直径钢筋 f y 值。为了消除相同直径中不同钢筋之间差异带来的影响，以及考虑到钢筋超强现象，对试验所有的钢筋进行留样。如表3为本批试验构件的钢筋、混凝土力学性能。 Table 3 Properties of concret 构件编号 钢筋屈服强度(MPa) 混凝土圆柱体抗压强度(MPa) D10 D12 D16 D25 试件1 595 545 493 473 24.9 试件2 595 545 493 473 21.7 表3. 材料力学性能 3.7. 测量内容及测量方法 3.7.1. 测量内容 1) 柱顶水平力、梁两端被动轴力及左右梁端竖向拉压荷载值； 2) 柱顶的水平位移、梁端位移、以及节点区位移、塑性铰区位移； 3) 梁柱端与节点交界处梁纵筋的应变、靠近节点的梁两端箍筋应变以及节点核心区受力方向的箍筋应变； 4) 记录试件梁、柱、节点区裂缝的出现、发展以及分布情况。 3.7.2. 测量方法 试件力、位移传感器以及应变片布置如图3。 1) 作动器对柱顶施加的柱顶水平力由布置在500 kN作动器中的拉压传感器(4-12)测量；轴向约束效应产生的被动轴力由设置在梁端部的2个内径为50 mm的500 kN环形压力传感器(4-09，4-10)。 2) 柱顶设置位移计4-03测量柱顶端水平位移；由于梁受弯开裂造成的梁整体伸长量则由梁两端位移计4-06，4-07量测，并且梁的伸长主要发生在梁的塑性铰区，因此在塑性铰区设置4-15，4-16以测量左、右梁的伸长量；节点核心区轴向变形由4-01、4-02、4-04、4-05量测，而剪切变形由4-13，4-14量测。此外钢棒的应变片5-1，5-2是梁产生被动轴力的备份数据。 图3. 传感器布置 3) 梁纵筋应变片布置如图4，为了更好的了解梁屈服时的位移角与荷载，由梁端与节点交界处的梁纵筋应变L1~L6量测；如图5柱端是否屈服由Z1~Z6量测；LG1~LG8布置在靠近节点区的梁端箍筋；ZG1~ZG4布置在节点核心区正、背面。 图4. 梁纵筋应变片 图5. 梁箍筋、柱纵筋、箍筋应变片布置图 3.8. 加载装置及加载制度 为了模拟试件的边界条件，试验加载装置见图6。试验采用柱端主动加载方式，通过与三角反力架和柱端相连的水平作动器在柱顶施加往复水平力。梁两端铰支座下连接可调节的竖向链杆以约束梁端竖向位移。柱上下端均为铰支座，柱底端下的地梁通过地锚完全锚固在地面。梁两端分别设置2个侧向稳定支撑以防止试件在水平加载过程中向平面外移动。轴向约束装置分居试件梁两端模拟实际存在的(柱、现浇板)对RC梁柱子结构的约束效应。 图6. 试验加载图 试验关注的梁柱子结构屈服后的状态，为了方便全程采用位移加载。按柱顶水平位移逐级递增的方式控制加载位移幅值。柱顶位移幅值依次为6 mm、8 mm、12 mm、16 mm、24 mm、32 mm、48 mm、64 mm，每一级位移幅值往复循环三次，加载制度如图7所示。 图7. 加载制度图