Page 30 - 2023年第54卷第9期

为了给面板钢筋混凝土顺坡向挤压破坏分析提供基础，根据目前的试验条件，本文采用配有单根
立筋的受压柱试件，针对钢筋混凝土面板的钢筋受压屈曲开展了结构模型试验，试验的目的在于研究
钢筋在非对称侧向变形约束条件和不同钢筋保护层厚度情况下的压曲破坏模式。尽管单根立筋的受压
柱与实际工程的面板结构尚存差距，但试验结果仍可为今后的钢筋受压屈曲数值分析建模提供有效的
依据。

２ 试验方案

目前高混凝土面板坝面板顺坡向的挤压破坏是以坡向受压为主，坡向钢筋发生压曲导致面板破
裂。由于面板中不设置箍筋，仅有稀疏的直立架立筋，且水平向钢筋对抑制坡向钢筋的压曲作用不
大，各个坡向钢筋受压时可近似认为是各自独立地经历压曲过程。考虑到目前试验条件的限制，本研
究近似采用配有单根立筋的受压柱对面板的坡向压曲破坏过程进行模拟，以期能够首先对坡向钢筋保
护层厚度与侧向支撑刚度 ｋ的关系这一关键问题进行研究。为确保受压柱在试验中发生由钢筋屈曲引
起的挤压破坏而不是抗压强度破坏，受压柱应具有足够的高度。
实际工程中面板的坡向钢筋间距不大于面板厚度，通常为 ２０～３０ｃｍ，这里根据压力机施压能力
选取立柱断面为 ２４．５ｃｍ × ２８ｃｍ。鉴于工程中面板配筋按防裂构造筋设置，采用单层配筋时保护层厚
度可为 １５～２０ｃｍ并可为偏心布置，采用双层配筋时保护层厚度不小于 ５ｃｍ，这里考虑压力机加载安
全采用素混凝土 １号柱、５ｃｍ保护层 ２号柱和 ８ｃｍ保护层 ３号柱的单筋立柱进行对比试验，钢筋采
用偏心布置以确保钢筋压曲向保护层一侧发展便于观测压曲破坏，并对比不同保护层厚度影响。钢筋
含钢率按大约 ０．４０％考虑，钢筋直径取为 ２０ｍｍ。立柱高度按 １５０００ｋＮ万能压力机的加载空间条件
尽可能取高值，以能够反映压曲情况，这里选为 ２００ｃｍ。立柱位移量测除在立柱中部安设了标距为
４５ｃｍ的竖向引伸计外，还采用光纤传感器并分五层布设。每层在钢筋可能凸出的混凝土立柱正面和
背面（即 ２８ｃｍ宽边）采取竖向布置，并在相应层面的钢筋正、背表面也布设了光纤传感器，以了解混
凝土和钢筋的压缩变形过程；在混凝土立柱侧面（即 ２４．５ｃｍ窄边）采取水平向布置，以了解钢筋外凸
位移情况。图 ２给出的是保护层厚 ５ｃｍ立柱的配筋和传感器布设情况。压力机试验中可自动采集并储
存数据，加载速率按照等油缸位移速率控制，约为 ４８～１２０ｋＮ?ｍｉｎ，见图 ３。

图 ２ 钢筋混凝土柱体压缩试验模型布置 图 ３ １５０００ｋＮ万能材料试验机
混凝土原材料采用 ４２．５中热硅酸盐水泥、Ⅰ级粉煤灰、砂岩人工骨料、高效减水剂和引气剂，配
合比见表 １，混凝土性能试验结果见表 ２。钢筋为工程抗震螺纹钢（型号 ＨＲＢ４００Ｅ），屈服强度 ４００ＭＰａ，
弹性模量 ２００ＧＰａ，均匀伸长率大于 ７．５％。成型立柱混凝土时同时成型伴随标准试件，以麻袋覆盖洒

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