CN112049325A - 一种预制混杂纤维混凝土可更换连梁及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供给了一种预制混杂纤维混凝土可更换连梁及其制备方法，包括连梁本体，连梁本体的两端设有连梁锚固件，连梁锚固件通过连接螺栓与墙肢连接；连梁本体包括混杂纤维混凝土及梁体钢筋，混杂纤维混凝土包裹在梁体钢筋的外侧；混杂纤维混凝土采用水泥、粉煤灰、硅灰、砂、减水剂、钢纤维、聚乙烯醇纤维及水拌合得到；本发明连梁本体采用混杂纤维混凝土及梁体钢筋浇筑形成，通过掺入钢纤维，有效提高了连梁混凝土的韧性、抗弯及抗冲击性能；通过掺入聚乙烯醇纤维，有效提高了连梁混凝土的韧性、延性及抗折能力，进而使连梁本体具有较好的抗震性能；利用螺栓将连梁锚固件与墙肢连接，实现了连梁的可更换，制作过程简单，成本较低。

Description

一种预制混杂纤维混凝土可更换连梁及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑结构技术领域，特别涉及一种预制混杂纤维混凝土可更换连梁及其制备方法
背景技术
连梁是连系两侧墙肢的梁体结构，其在受到地震作用时，会先于剪力墙屈服；连梁作为墙肢结构中的第一道抗震防线，对整个结构的抗震性能起着至关重要的作用，需要具备较高的刚度、承载力、延性及较好的耗能能力；现有的小跨高比连梁的抗震性能较差，且一般的连梁结构无法实现更换，连梁震后修复难度较大。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种预制混杂纤维混凝土可更换连梁及其制备方法，以解决现有的连梁的抗震性能较差，且无法实现更换，震后修复难度较大的技术问题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
本发明提供了一种预制混杂纤维混凝土可更换连梁，包括连梁本体、连梁锚固件及若干连接螺栓；连梁本体的两端设置有连梁锚固件，连梁锚固件的一端与连接本体连接，另一端通过连接螺栓与墙肢连接；连梁本体包括混杂纤维混凝土及梁体钢筋，混杂纤维混凝土包裹在梁体钢筋的外侧；混杂纤维混凝土采用水泥、粉煤灰、硅灰、砂、减水剂、钢纤维、聚乙烯醇纤维及水拌合得到。
进一步的，连梁锚固件包括锚固钢板及若干第一焊钉，锚固钢板紧贴设置在连梁本体的端部，若干第一焊钉水平均匀设置在锚固钢板上，第一焊钉的一端与锚固钢板焊接固定，另一端伸入连梁本体中；锚固钢板的上端和下端分别设置有若干固定螺栓孔，连接螺栓的一端固定设置在固定螺栓孔中，另一端与墙肢固定连接在一起。
进一步的，还包括墙肢连接件，墙肢连接件的一端与墙肢固定连接，另一端通过连接螺栓与连梁锚固件固定连接；墙肢连接件包括连接钢板及若干第二焊钉，连接钢板紧贴设置在墙肢的表面，若干第二焊钉水平均匀设置在连接钢板上，第二焊钉的一端与连接钢板焊接固定，另一端伸入墙肢中；连接钢板的上端和下端分别设置有若干螺栓贯穿孔，连接螺栓贯穿螺栓贯穿孔后，与墙肢固定连接。
进一步的，混杂纤维混凝土中水泥、粉煤灰、硅灰、砂、减水剂、钢纤维、聚乙烯醇纤维及水的重量比为(750-800):(75-80):(150-160):(1050-1135):(32-33):(180-200):(1.2-1.4):(170-179)。
进一步的，钢纤维采用12-14mm微丝端钩型镀铜钢纤维；微丝端钩型镀铜钢纤维直径为0.18-0.2mm，抗拉强度为2850-3200MPa，弹性模量为205-215MPa；混杂纤维混凝土中钢纤维的体积分数为1.95％-2.05％。
进一步的，聚乙烯醇纤维采用高强高弹性模量聚乙烯醇纤维；高强高弹性模量聚乙烯醇纤维的长度为11-13mm，直径为0.025-0.035mm，抗拉强度为1600-1700MPa，弹性模量为36-38MPa；混杂纤维混凝土中聚乙烯醇纤维的体积分数为0.5％-0.6％。
进一步的，水泥采用42.5普通硅酸盐水泥，比表面积330-340m2/㎏；粉煤灰采用I级粉煤灰，比表面积为340-380m2/㎏；硅灰采用SF94硅灰；
砂的最大粒径为2mm，其中，莫氏硬度7.1-7.2，灰粉含量小于1％，SiO2含量99.3％-99.5％，按质量份数，包括10-20目石英砂315-330份、20-40目石英砂210-220份、40-70目石英砂180-190份、70-120目石英砂115-128份和325目石英砂195-205份；减水剂采用聚羧酸高性能减水剂，聚羧酸高性能减水剂的减水率为28％-32％，含气量为3.1％-3.3％，氯离子含量0.003％-0.004％，含固量21.3％-21.4％。
进一步的，锚固钢板采用19-21mm厚的钢板；第一焊钉采用圆柱头抗剪焊钉，直径为14-16mm，长度为140mm-160mm；连接螺栓采用普通螺栓。
本发明还提供了一种预制混杂纤维混凝土可更换连梁的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、根据设计要求制作模板、梁体钢筋及连梁锚固件；将梁体钢筋置于模板中，并将连梁锚固件安装在模板的两端；
步骤2、根据配合比要求，称量水泥、粉煤灰、硅灰及砂，并将水泥、粉煤灰、硅灰及砂混合均匀，得到混合干料；将减水剂加入到水中溶解，得到减水剂水溶液；
步骤3、在混合干料中边搅拌边加入减水剂水溶液，搅拌，得到浆状拌合物；
步骤4、在浆状拌合物中均匀加入钢纤维和聚乙烯醇纤维，搅拌避免纤维结团，得到混杂纤维混凝土；
步骤5、浇筑成型，待混杂纤维混凝土初凝后，养护，得到所述预制混杂纤维混凝土可更换连梁。
进一步的，步骤5中，养护过程中，首先采用蒸汽养护6±0.2h后，自然养护24±0.5h；然后采用在温度为20±2℃、相对湿度95％RH以上，恒温恒湿养护28d。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供了一种预制混杂纤维混凝土可更换连梁，连梁本体采用混杂纤维混凝土及梁体钢筋浇筑形成，通过在混杂纤维混凝土中掺入钢纤维，钢纤维具有较高的弹性模量及抗拉能力，有效提高了连梁混凝土的韧性、抗弯及抗冲击性能；通过掺入聚乙烯醇纤维，聚乙烯醇纤维具有较高的长径比、抗拉及弹性模量，其与混凝土粘结后表现出较高的抗拉拔及抗折能力，有效提高了连梁混凝土的韧性、延性及抗折能力，进而使连梁本体具有较好的抗震性能；通过在连梁本体的端部设置连梁锚固件，利用螺栓将连梁锚固件与墙肢连接，实现了连梁的可更换，便于对连梁进行震后更换维修；本发明连梁结构预制制作过程简单，成本较低，便于应用推广。
进一步的，通过在锚固钢板上均匀焊接若干第一焊钉形成连梁锚固件，起到刚性组合连接的作用，第一焊钉具有起到良好的抗剪作用，极大加强了锚固钢板与连梁本体的混凝土之间连接强度，有效提高了连梁的整体受力性能。
进一步的，通过在墙肢与连梁锚固件之间设置设置墙肢连接件，通过连接螺栓将墙肢连接件与连梁锚固件连接形成整体，确保了连梁本体与墙肢的有效连接；同时，便于连梁更换维修；墙肢连接件采用连接钢板与第二焊钉组合形成，连接强度较高；通过设置墙肢连接件，避免了墙肢与连梁连接部位的破损，提高了结构的整体性能。
进一步的，混杂纤维混凝土采用0.18的低水胶比，使得混杂纤维混凝土达到很高的抗拉强度和抗压强度，通过掺入钢纤维及聚乙烯醇纤维，钢纤维及聚乙烯醇纤维长径比不同可以在不同尺度上发挥其抗裂及增韧的作用。
进一步的，采用微丝端钩型镀铜钢纤维，微丝端钩型镀铜钢纤维能够与混凝土充分粘结，确保了钢纤维与混凝土的粘结能力，有效钢纤维超高的抗拉强度，提高了混杂纤维混凝土的抗拉强度和韧性。
进一步的，聚乙烯醇纤维采用高强高弹性模量聚乙烯醇纤维，高强高弹性模量聚乙烯醇纤维具有较高的长径比，其与钢纤维能够在不同尺度上发挥协同作用，增加混杂纤维混凝土的抗拉强度与韧性。
进一步的，通过采用聚羧酸高性能减水剂，其与水泥的相容性良好，且不含Na2SO4，能够有效混杂纤维混凝土的耐久性；砂采用石英砂，石英砂是一种坚硬、耐磨、化学性质能稳定的硅酸盐矿物；其主要矿物成分是二氧化硅，具有一定的抗酸性介质侵蚀能力，提高了预制混杂纤维混凝土可更换连梁的强度和耐久性；通过加入硅灰，硅灰是工业废料和废弃物，能显著改善混凝土的工作性能，大幅减少水泥用量，其消纳可对环境保护作出巨大贡献，符合绿色可持续发展的要求。
本发明还提供了一种预制混杂纤维混凝土可更换连梁的制作方法，所需的原材料均易得，搅拌设备可以使用一般的混凝土搅拌机设备，生产制备工艺流程简单易操作，便于预制混杂纤维混凝土可更换连梁的应用推广。
进一步的，采用蒸汽养护可以快速提升混杂纤维混凝土前期强度，利于混杂纤维混凝土后期脱模，后期进行恒温恒湿养护可以最大程度的提升混杂纤维混凝土连梁的强度。
本发明所述的一种预制混杂纤维混凝土可更换连梁及其制备方法，连梁本体采用混杂纤维混凝土预制得到，具有良好的抗震能力，有效提高了连梁的抗震性能；连梁在受到地震作用时会先于剪力墙屈服；通过在连梁本体的端部设置连梁锚固件，利用连接螺栓将连梁锚固件与墙肢连接，实现了对震后出现较大裂缝连梁的，便于震后修复或更换；本发明所述的预制混杂纤维混凝土可更换连梁及其制备方法，集工业化、优异的抗震性能和可更换的优点于一身，弥补了传统连梁抗震性能差、震后不易修复更换及不能批量生产的缺点，更适用于工业化进程的发展和抗震；预制混杂纤维混凝土可更换连梁依靠其自身优良的施工性能，能够实现工业化生产，成批成套地制造，做到节约资源和能源、减少施工污染、提升劳动生产效率和质量安全水平，且利于施工等特点。
附图说明
图1为本发明所述的预制混杂纤维混凝土可更换连梁的整体结构示意图；
图2为本发明所述的预制混杂纤维混凝土可更换连梁中的连梁锚固件结构示意图；
图3为本发明所述的预制混杂纤维混凝土可更换连梁中的墙肢连接件结构示意图；
图4为本发明所述的预制混杂纤维混凝土可更换连梁与墙肢的装配结构示意图；
图5为普通混凝土连梁破坏时的滞回曲线示意图；
图6为单掺聚乙烯醇纤维混凝土连梁破坏时的滞回曲线示意图。
其中，1连梁本体，2连梁锚固件，3连接螺栓，4墙肢连接件，5墙肢；21锚固钢板，22第一焊钉，23固定螺栓孔；41连接钢板，42第二焊钉，43螺栓贯穿孔。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题，技术方案及有益效果更加清楚明白，以下具体实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如附图1-4所示，本发明提供了一种预制混杂纤维混凝土可更换连梁，包括连梁本体1、连梁锚固件2、若干连接螺栓3及墙肢连接件4；连梁本体1用于连系相邻两个墙肢5，连梁本体1水平设置在两个墙肢5之间，连梁本体1的两端设置有连梁锚固件2，连梁锚固件2的一端与连接本体1连接，另一端通过连接螺栓3与墙肢5连接；墙肢连接件4设置在连梁锚固件2与墙肢5之间，连接螺栓3的一端与连梁锚固件2固定连接，另一端贯穿墙肢连接4后与墙肢5固定连接，通过连接螺栓3将连梁锚固件2、墙肢连接件4及墙肢5固定连接在一起。
连梁锚固件2包括锚固钢板21及若干第一焊钉22，锚固钢板21紧贴设置在连梁本体1的端部，若干第一焊钉22水平均匀设置在锚固钢板21上，第一焊钉22的一端与锚固钢板22焊接固定，另一端伸入连梁本体1中。
墙肢连接件4包括连接钢板41及若干第二焊钉42，连接钢板41紧贴设置在墙肢5的表面，连接钢板41的位置与锚固钢板21的位置对应设置，连接钢板41的一侧与锚固钢板21紧贴设置；若干第二焊钉42水平均匀设置在连接钢板41的另一侧，第二焊钉42的一端与连接钢板41焊接固定，另一端伸入墙肢5中。
锚固钢板21的上端和下端分别设置有若干固定螺栓孔23，连接钢板41的上端和下端分别设置有若干螺栓贯穿孔43，固定螺栓孔23与螺栓贯穿孔43对应设置，连接螺栓3的一端固定设置在固定螺栓孔23中，另一端贯穿螺栓贯穿孔43后，与墙肢5固定连接。
本发明中，锚固钢板21及连接钢板41均采用19-21mm厚的钢板；第一焊钉22及第二焊钉42采用圆柱头抗剪焊钉，直径为14-16mm，长度140-160mm；连接螺栓3采用普通螺栓。
连梁本体1包括混杂纤维混凝土及梁体钢筋，混杂纤维混凝土包裹在梁体钢筋的外侧；混杂纤维混凝土采用水泥、粉煤灰、硅灰、砂、减水剂、钢纤维、聚乙烯醇纤维及水拌合得到，其中，水泥、粉煤灰、硅灰、砂、减水剂、钢纤维、聚乙烯醇纤维及水的重量比为(750-800):(75-80):(150-160):(1050-1135):(32-33):(180-200):(1.2-1.4):(170-179)；梁体钢筋采用纵筋、构造钢筋及箍筋绑扎得到。
优选的，12-14mm微丝端钩型镀铜钢纤维；微丝端钩型镀铜钢纤维直径为0.18-0.2mm，抗拉强度为2850-3200MPa，弹性模量为205-215MPa；混杂纤维混凝土中钢纤维的体积分数为1.95％-2.05％。
优选的，聚乙烯醇纤维采用高强高弹性模量聚乙烯醇纤维；高强高弹性模量聚乙烯醇纤维的长度为11-13mm，直径为0.025-0.035mm，抗拉强度为1600-1700MPa，弹性模量为36-38MPa；混杂纤维混凝土中聚乙烯醇纤维的体积分数为0.5％-0.6％。
优选的，水泥采用PO·42.5普通硅酸盐水泥，比表面积330-340m2/㎏，初凝时间为205-215min，终凝时间为265-275min；粉煤灰采用I级粉煤灰(FA)，筛余量11.1％-11.5％，需水量比91.75％-92.75％，烧失量0.41％-0.45％，SO3含量0.31％-0.33％；硅灰采用SF94硅灰，SiO2含量94％-95％，含水率0.41％-0.43％，比表面积18700-19200m2/㎏。
优选的，砂的最大粒径为2mm；其中，莫氏硬度7.1-7.2，灰粉含量小于1％，SiO2含量99.3％-99.5％；按质量份数，包括10-20目石英砂315-330份、20-40目石英砂210-220份、40-70目石英砂180-190份、70-120目石英砂115-128份和325目石英砂195-205份。
优选的，减水剂采用聚羧酸高性能减水剂，聚羧酸高性能减水剂的减水率为28％-32％，含气量为3.1％-3.3％，氯离子含量0.003％-0.004％，含固量21.3％-21.4％。。
本发明中，墙肢为剪力墙，包括墙体钢筋及普通混凝土，普通混凝土浇筑包裹在墙体钢筋的外侧。
本发明还提供了一种预制混杂纤维混凝土可更换连梁的制备及装配方法，包括以下步骤：
步骤1、根据设计要求制作模板、梁体钢筋及连梁锚固件；将梁体钢筋置于模板中，并将连梁锚固件安装在模板的两端；
步骤2、根据配合比要求，称量水泥、粉煤灰、硅灰及砂，并将水泥、粉煤灰、硅灰及砂混合均匀，得到混合干料；将减水剂加入到水中溶解，得到减水剂水溶液；
步骤3、在混合干料中边搅拌边加入减水剂水溶液，搅拌，得到浆状拌合物；
步骤4、在浆状拌合物中均匀加入钢纤维和聚乙烯醇纤维，搅拌避免纤维结团，得到混杂纤维混凝土；
步骤5、浇筑成型，待混杂纤维混凝土初凝后，养护，得到所述预制混杂纤维混凝土可更换连梁；其中，养护过程中，首先采用蒸汽养护6±0.2h后，自然养护24±0.5h；然后采用在温度为20±2℃、相对湿度95％RH以上，恒温恒湿养护28d。
步骤6、吊装时，采用吊装设备将预制混杂纤维混凝土可更换连梁吊装至预设安装位置，通过连接螺栓3，将锚固钢板、连接钢板及墙肢固定连接在一起，实现对预制混杂纤维混凝土可更换连梁与墙肢的固定连接；震后维修更换时，仅需拆除连接螺栓，即可实现对预知混杂纤维混凝土可更换连梁的拆除更换。
本发明所述的一种预制混杂纤维混凝土可更换连梁及其制备方法，连梁本体采用混杂纤维混凝土及梁体钢筋浇筑形成，通过在混杂纤维混凝土中掺入钢纤维，钢纤维具有较高的弹性模量及抗拉能力，有效提高了连梁混凝土的韧性、抗弯及抗冲击性能；通过掺入聚乙烯醇纤维，聚乙烯醇纤维具有较高的长径比、抗拉及弹性模量，其与混凝土粘结后表现出较高的抗拉拔及抗折能力，有效提高了连梁混凝土的韧性、延性及抗折能力，进而使连梁本体具有较好的抗震性能；通过在连梁本体的端部设置连梁锚固件，利用螺栓将连梁锚固件与墙肢连接，实现了连梁的可更换，便于对连梁进行震后更换维修；本发明连梁结构采用预制，制作过程简单，成本较低，便于应用推广。
本发明所述的一种预制混杂纤维混凝土可更换连梁及其制备方法，包括连梁本体、连梁锚固件、连接螺栓及墙肢连接件；通过采用将混杂混凝土用于连梁本体中，有效发挥了混杂混凝土的抗拉强度高及延性好的优势，充分发挥了钢纤维及聚乙烯醇纤维的特性；通过掺入钢纤维，有效增强了混凝土后期强度和韧性；钢纤维的抗拉能力远大于混凝土，其抗拉能力远大于混凝土，在基体开裂后，横跨裂纹乱向排布的钢纤维成为主要的受力者，有效地提高了混凝土的韧性及抗拉、抗弯及抗冲击等性能；通过掺入较少量的聚乙烯醇纤维，有效增强了混凝土的韧性、延性及抗折等性能，聚乙烯醇纤维价格较其他纤维廉价且各种性能优越，聚乙烯醇纤维有高长径比、高抗拉强度和较高的弹性模量，与基体粘结后表现出高抗拔及抗折能力；所述混杂纤维混凝土可更换连梁采用预制，节约成本，制作过程简单，便于应用推广；此外，采用将预埋件将连梁与墙肢连接可以使得连梁在震后易于修复和更换。
力学性能试验及其结果
本发明中混杂纤维混凝土相比普通混凝土具有更高的抗压强度及抗拉强度，达到了超高性能混凝土的强度，其极限拉应变是普通混凝土的100倍以上；相比一般单掺纤维混凝土具有高抗压强度或高抗拉强度中一种特性，而本发明所述的混杂纤维混凝土同时具有抗压强度和抗拉强度均高的性能，且本发明所述的混杂纤维混凝土在破坏时表现出控制裂缝宽度及多裂缝开展的性能，表现出极高的韧性和延性；本发明所述的混杂纤维混凝土中加入掺量较高的钢纤维和聚乙烯醇纤维具有很强的耗能能力，该混杂纤维混凝土的性能用于连梁中可以充分发挥其优异的抗压强度及抗拉强度，在地震来临时发挥其耗能能力抵御较大地震并耗散地震能量不发生较大的裂缝，作为抗震第一道防线保护主体结构。
将本发明中混杂纤维混凝土按照水泥、粉煤灰、硅灰、砂、减水剂、钢纤维、聚乙烯醇纤维及水的重量比为(750-800):(75-80):(150-160):(1050-1135):(32-33):(180-200):(1.2-1.4):(170-179)进行配比时，在试验配制混杂纤维混凝土时，使用坍落桶对混杂纤维混凝土进行坍落度测试，平均坍落度达到285mm，坍落拓展度为640mm，混杂纤维混凝土表现出很好的流动性，具有良好的和易性。
采用100mm×100mm×100mm的标准试模制作立方体试块，按照标准养护28天，进行立方体抗压试验；试验结果表明：混杂纤维混凝土试块的抗压强度平均值129.7MPa，试块达到峰值荷载卸载后进行第二次加载，残余抗压强度可达到100MPa，达到峰值荷载的80％，且在试块加载过程中均未发生剥落现象，表明本发明所述的混杂纤维混凝土具有明显的抗压韧性。
采用定制钢模进行混杂纤维混凝土抗拉强度测试，按照标准养护28天，进行抗拉试验；试验结果表明：混杂纤维混凝土试块的抗拉强度平均值可达到7.9MPa，在混杂纤维混凝土试块加载过程中荷载-位移曲线在达到峰值荷载后并未出现普通混凝土的脆性破坏，荷载位移曲线下降段下降缓慢，表现出极好的延性；极限拉应变达到1.825％，表现出极好的抗拉韧性，在破坏过程中出现较多细长裂缝，并不是普通混凝土的贯通裂缝。
上述试验表明，混杂纤维混凝土的极限拉应变远高于混凝土结构设计规范中普通混凝土的极限拉应变，混杂纤维混凝土在受压、受拉破坏时均具有较高的韧性，破坏时表现出延性破坏的特征。
本发明的混杂纤维混凝土的力学特性表明，其作为连梁的基体材料能够显著增强连梁的抗剪承载力及延性，不易发生脆性破坏，可降低震后连梁的破坏情况。
对跨高比均为1.5的普通混凝土连梁和单掺聚乙烯醇纤维混凝土连梁进行对比，截面尺寸为120mm*600mm；纵筋，6根16mmHRB400；腰筋，4根12mmHRB400；箍筋，直径8mmHRB300，间隔100mm；腰筋拉筋，直径6mmHRB300，间隔100mm；其中，单掺聚乙烯醇纤维混凝土抗压强度为41.90MPa，抗拉强度为4.42MPa，极限拉应变为1.075％。
如图5-6所示，普通混凝土连梁的抗剪承载力为386.25KN，普通混凝土连梁在破坏时，混凝土发生严重的剥落现象，且发生剪切型的脆性破坏；普通混凝土连梁的滞回环面积较小，峰值荷载后，随着位移的增大以及循环次数的增加，混凝土产生破碎剥落，试件的强度和刚度退化较明显，试件承载力降低；单掺聚乙烯醇纤维混凝土连梁滞回环饱满，峰值荷载后承载力下降缓慢，发生弯曲剪切破坏。
单掺聚乙烯醇纤维混凝土连梁抗剪承载力为422.31KN，在基体强度、配箍率和剪跨比相同的条件下，单掺聚乙烯醇纤维混凝土连梁为弯曲剪切型破坏，而普通混凝土连梁为剪切型破坏，且普通混凝土严重剥落、压溃；单掺聚乙烯醇纤维混凝土连梁变形性能和裂缝控制能力，单掺聚乙烯醇纤维混凝土连梁破坏时，主裂缝是由细密的平行裂缝逐渐贯通形成，避免发生突然的脆性剪切破坏，提高了连梁的抗剪能力。
按照配制钢-聚乙烯醇混杂纤维混凝土强度对连梁抗剪承载力进行计算，其抗压强度为129.7MPa，抗拉强度为7.9MPa，极限拉压变为1.825％；本发明所述的混杂纤维混凝土连梁的各种参数均高于上述单掺聚乙烯醇纤维混凝土连梁。
根据混凝土结构设计规范GB 50010-2010(2015年版)中，关于连梁的受剪承载力计算公式11.7.9-4对连梁进行受剪承载力计算；
各抗震等级的剪力墙及筒体洞口连梁，当配置普通箍筋时，其截面限制条件及斜截面受剪承载力应符合下列规定：
(1)跨高比大于2.5时
受剪截面应符合下列要求：
Figure BDA0002659320320000111
连梁的斜截面受剪承载力应符合下列要求：
Figure BDA0002659320320000121
(2)跨高比不大于2.5时
受剪截面应符合下列要求：
Figure BDA0002659320320000122
连梁的斜截面受剪承载力应符合下列要求：
Figure BDA0002659320320000123
按照混凝土结构设计规范计算，本发明所述的预制钢-聚乙烯醇混杂纤维混凝土连梁的斜截面受剪承载力可得V＝438.686KN，采用混凝土结构设计规范对试验中普通混凝土连梁和单掺聚乙烯醇纤维混凝土连梁计算，其抗剪承载力分别为248.074KN和331.525KN，与上述试验对比规范中抗剪承载力过于保守。
采用纤维增强混凝土小跨高比连梁及框架-剪力墙结构抗震性能研究中对纤维混凝土连梁计算公式进行计算：
Figure BDA0002659320320000124
计算得到试验中单掺聚乙烯醇纤维混凝土连梁的抗剪承载力为311.74KN；计算得到本发明所述的钢-聚乙烯醇混杂纤维混凝土连梁的抗剪承载力为455.562KN。
综上，无论根据规范中或是已有文献中连梁的受剪承载力计算公式，本发明中钢-聚乙烯醇混杂纤维混凝土连梁的抗震性能都优于单掺聚乙烯醇纤维混凝土连梁。
混杂纤维活性粉末混凝土的断裂性能中试验表明，本发明所述的混杂纤维混凝土试件比单掺同种纤维试件相比表现出更高的峰值荷载、断裂能和断裂韧度；本发明所述的混杂纤维混凝土试件荷载-挠度曲线和荷载-CMOD曲线下降段更加平缓，说明混杂纤维的断裂韧性得到了改善，混杂纤维混凝土相较于单掺纤维混凝土具有更好的抗断裂性能，用于连梁中会表现出更好的抗震性能。
综上，本发明所述的预制钢-聚乙烯醇混杂纤维混凝土连梁具有优异的抗震性能，将预制钢-聚乙烯醇混杂纤维混凝土连梁与可更换连梁结合起来，既可以发挥预制钢-聚乙烯醇混杂纤维混凝土连梁优异的抗震性能，又可便于连梁震后的修复或更换。
上述实施例仅仅是能够实现本发明技术方案的实施方式之一，本发明所要求保护的范围并不仅仅受本实施例的限制，还包括在本发明所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化、替换及其他实施方式。

Claims (10)

1.一种预制混杂纤维混凝土可更换连梁，其特征在于，包括连梁本体(1)、连梁锚固件(2)及若干连接螺栓(3)；连梁本体(1)的两端设置有连梁锚固件(2)，连梁锚固件(2)的一端与连接本体(1)连接，另一端通过连接螺栓(3)与墙肢(5)连接；连梁本体(1)包括混杂纤维混凝土及梁体钢筋，混杂纤维混凝土包裹在梁体钢筋的外侧；混杂纤维混凝土采用水泥、粉煤灰、硅灰、砂、减水剂、钢纤维、聚乙烯醇纤维及水拌合得到。
2.根据权利要求1所述的一种预制混杂纤维混凝土可更换连梁，其特征在于，连梁锚固件(2)包括锚固钢板(21)及若干第一焊钉(22)，锚固钢板(21)紧贴设置在连梁本体(1)的端部，若干第一焊钉(22)水平均匀设置在锚固钢板(21)上，第一焊钉(22)的一端与锚固钢板(21)焊接固定，另一端伸入连梁本体(1)中；锚固钢板(21)的上端和下端分别设置有若干固定螺栓孔(23)，连接螺栓(3)的一端固定设置在固定螺栓孔(23)中，另一端与墙肢(5)固定连接在一起。
3.根据权利要求1所述的一种预制混杂纤维混凝土可更换连梁，其特征在于，还包括墙肢连接件(4)，墙肢连接件(4)的一端与墙肢(5)固定连接，另一端通过连接螺栓(3)与连梁锚固件(2)固定连接；墙肢连接件(4)包括连接钢板(41)及若干第二焊钉(42)，连接钢板(41)紧贴设置在墙肢(5)的表面，若干第二焊钉(42)水平均匀设置在连接钢板(41)上，第二焊钉(42)的一端与连接钢板(41)焊接固定，另一端伸入墙肢(5)中；连接钢板(41)的上端和下端分别设置有若干螺栓贯穿孔(43)，连接螺栓(3)贯穿螺栓贯穿孔(43)后，与墙肢(5)固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种预制混杂纤维混凝土可更换连梁，其特征在于，混杂纤维混凝土中水泥、粉煤灰、硅灰、砂、减水剂、钢纤维、聚乙烯醇纤维及水的重量比为(750-800):(75-80):(150-160):(1050-1135):(32-33):(180-200):(1.2-1.4):(170-179)。
5.根据权利要求1所述的一种预制混杂纤维混凝土可更换连梁，其特征在于，钢纤维采用12-14mm微丝端钩型镀铜钢纤维；微丝端钩型镀铜钢纤维直径为0.18-0.2mm，抗拉强度为2850-3200MPa，弹性模量为205-215MPa；混杂纤维混凝土中钢纤维的体积分数为1.95％-2.05％。
6.根据权利要求1所述的一种预制混杂纤维混凝土可更换连梁，其特征在于，聚乙烯醇纤维采用高强高弹性模量聚乙烯醇纤维；高强高弹性模量聚乙烯醇纤维的长度为11-13mm，直径为0.025-0.035mm，抗拉强度为1600-1700MPa，弹性模量为36-38MPa；混杂纤维混凝土中聚乙烯醇纤维的体积分数为0.5％-0.6％。
7.根据权利要求1所述的一种预制混杂纤维混凝土可更换连梁，其特征在于，水泥采用42.5普通硅酸盐水泥，比表面积330-340m2/㎏；粉煤灰采用I级粉煤灰，比表面积为340-380m2/㎏；硅灰采用SF94硅灰；
砂的最大粒径为2mm，其中，莫氏硬度7.1-7.2，灰粉含量小于1％，SiO2含量99.3％-99.5％，按质量份数，包括10-20目石英砂315-330份、20-40目石英砂210-220份、40-70目石英砂180-190份、70-120目石英砂115-128份和325目石英砂195-205份；减水剂采用聚羧酸高性能减水剂，聚羧酸高性能减水剂的减水率为28％-32％，含气量为3.1％-3.3％，氯离子含量0.003％-0.004％，含固量21.3％-21.4％。
8.根据权利要求2所述的一种预制混杂纤维混凝土可更换连梁，其特征在于，锚固钢板(21)采用19-21mm厚的钢板；第一焊钉(22)采用圆柱头抗剪焊钉，直径为14-16mm，长度为140mm-160mm；连接螺栓(3)采用普通螺栓。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的一种预制混杂纤维混凝土可更换连梁的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、根据设计要求制作模板、梁体钢筋及连梁锚固件；将梁体钢筋置于模板中，并将连梁锚固件安装在模板的两端；
步骤2、根据配合比要求，称量水泥、粉煤灰、硅灰及砂，并将水泥、粉煤灰、硅灰及砂混合均匀，得到混合干料；将减水剂加入到水中溶解，得到减水剂水溶液；
步骤3、在混合干料中边搅拌边加入减水剂水溶液，搅拌，得到浆状拌合物；
步骤4、在浆状拌合物中均匀加入钢纤维和聚乙烯醇纤维，搅拌避免纤维结团，得到混杂纤维混凝土；
步骤5、浇筑成型，待混杂纤维混凝土初凝后，养护，得到所述预制混杂纤维混凝土可更换连梁。
10.根据权利要求9所述的一种预制混杂纤维混凝土可更换连梁的制备方法，其特征在于，步骤5中，养护过程中，首先采用蒸汽养护6±0.2h后，自然养护24±0.5h；然后采用在温度为20±2℃、相对湿度95％RH以上，恒温恒湿养护28d。
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