由于汽车行业的飞速发展，使得废弃轮胎的数量日益增多。在自然环境下轮胎很难降解，随意填埋将导致环境受到破坏，导致疾病传播，甚至引发火灾^[1,2]。如何合理利用废旧轮胎橡胶已经成为当前需要解决的环境资源问题。

　　 在混凝土内掺入胶粉制成橡胶混凝土，不仅可以提高混凝土的抗冲击性能、防渗性能、隔热隔音以及耐疲劳等特性，而且可以大量利用废弃的橡胶材料，变废为宝，这对环境保护以及资源的可持续发展有着极其重要的实际意义。目前，关于橡胶混凝土的研究更多地集中于材料特性的研究，特别是静态特性的研究，比如橡胶混凝土的抗压强度、弹性模量、弯拉强度、劈裂强度以及冻融特性等，主要研究橡胶颗粒的大小、掺量、表面处理、纤维的添加等对材料特性的影响^[3,4,5,6,7]。但是由于橡胶的掺入，虽然提高了混凝土的韧性，但却较大幅度地降低了混凝土的抗压强度，这也是橡胶混凝土在工程中较少使用的重要原因。关于橡胶混凝土制作成的建筑结构相关性能的研究很少。目前，国内北京工业大学李悦等通过柱的伪静力试验和梁的正截面弯曲试验，研究了钢筋橡胶混凝土构件的结构性能，并与普通混凝土构件的相关性能进行了对比^[8]。天津大学李浩然、朱涵等理论上研究了在横梁中加入橡胶集料对框架-剪力墙结构抗震性能的影响^[9]。如何在结构工程中合理使用橡胶混凝土，从而达到使结构的承载力降低较少甚至有所增加是橡胶混凝土推广应用面临的很重要的问题。

　　 本文以最简单的结构———门形框架为研究对象，通过模型试验来研究橡胶混凝土的使用方式对钢筋混凝土结构承载力及变形的影响规律。

　　 本文使用的橡胶颗粒大小为5目，以20%的橡胶掺量等体积替代砂骨料，按C25混凝土的标准配置了素混凝土和20%橡胶颗粒掺量的橡胶混凝土。通过压缩试验和劈拉试验，测得素混凝土的抗压强度为24.88MPa，劈拉强度为1.113MPa，橡胶混凝土的抗压强度为19.91MPa，劈拉强度为1.991MPa。

　　 结构试验采用最简易的门形框架结构，按双排ф12的主筋和ф8@150的箍筋进行配置，整个结构长度为1m，宽度为1m，横梁及立柱的横截面尺寸均为150mm×150mm。钢筋笼照片如图1所示，框架结构整体尺寸示意如图2所示。

　　 由于门形框架结构跨中受力后，横梁发生弯曲变形，立柱主要产生压缩变形，梁柱交界部位处于两种变形的转换区域，应力不是很大，但变形较为复杂。若在梁柱交界部位使用变形性能较好的橡胶混凝土，则有可能增强整体的变形协调能力，从而提高结构的承载力。这些需要进行试验验证。

　　 试验共采用5个试样进行对比试验，有筋素混凝土、有筋150mm、有筋300mm、有筋450mm、有筋橡胶混凝土，其中中间三个试样中的150mm,300mm,450mm表示橡胶混凝土在角部使用的长度，图3为有筋300mm橡胶混凝土门形框架，阴影部分为橡胶混凝土使用区域，其余部分使用素混凝土。

　　 本试验通过反力架进行加载，框架梁立放于反力架正下方，两个脚平放于地面，两条腿用吊带松散地绑在水泥墩上，以防止框架梁前后倒或破坏后伤人。载荷通过千斤顶施加于跨中上表面，千斤顶与横梁之间布置力传感器以度量荷载的大小;在横梁下方跨中正中部位粘贴应变片以测量跨中应变，同时在跨中布置百分表以测量跨中位移;在立柱外侧距顶部350mm处布置一应变片以测量立柱的应变。加载方式及测点布置现场如图4所示。

　　 利用千斤顶逐渐施加载荷，直至框架梁破坏，千斤顶每次载荷增量为2～4kN。记录每级荷载下的跨中应变、跨中位移、立柱应变，并观察记录裂纹的出现。

　　 各框架的实测数据如表1～5所示。根据试验观察，五种框架结构的裂纹都首先出现在横梁的跨中或跨中附近，所以框架结构的承载力主要由横梁决定。另外也观察到，素混凝土与橡胶混凝土交界部位也容易产生裂纹，可能是因为模型尺寸较小，制作模型时此处的插捣不充分所致。

　　 对钢筋混凝土框架结构，若根据混凝土裂纹出现时间判定其承载能力，则由测试数据可知，按照橡胶混凝土的使用量由少到多的顺序，五种框架结构的承载力分别为22.5,26,21,18,26kN。150mm橡胶混凝土和全橡胶混凝土框架结构的承载力均为26kN，较素混凝土框架结构的承载力22.5kN有一定提高，其余使用了橡胶混凝土的框架结构承载力略低于素混凝土框架结构。这表明，橡胶混凝土的合理使用，可以不降低甚至小幅提高框架结构的承载力。但由于框架结构中混凝土裂纹的出现是靠肉眼观测的，难免出现误差，所以以上关于承载力的分析仅供参考。

　　 根据表1～5，绘制五种结构的跨中位移与荷载的关系曲线，如图5所示。由图5可知，五种框架结构的跨中位移与荷载基本成线性关系，斜率也相差不大。若不考虑300mm橡胶混凝土，当载荷较小时，素混凝土框架结构跨中位移较小，有筋150mm橡胶混凝土、有筋450mm橡胶混凝土、全橡胶混凝土框架结构的跨中位移均较大，且基本与橡胶混凝土的使用量成比例。

　　 根据表1～5，绘制五种结构的立柱应变与荷载的关系曲线，如图6所示。由图6可看出，五条曲线各有一个拐点，当荷载低于该值时，立柱应变增加较慢，当荷载高于该值时，立柱应变增加较快，该值在15～25kN之间。拐点产生的主要原因应从立柱的变形来分析，当荷载低于拐点值时，立柱以压缩变形为主，应变增加较慢;当荷载高于拐点值时，立柱发生压弯组合变形，所以应变增加较快。

　　 根据表1～5中的测试数据，绘制五种结构的跨中应变与荷载的关系曲线，如图7所示。由图7可以看出，有两条曲线的跨中应变较为正常，先上升到150με左右，然后保持平台波动;另外三条曲线的跨中应变后期增加较快，而且持续增加。出现这种现象的主要原因是前面两条曲线的应变片在裂纹之外，而后面三条曲线的应变片正好跨越裂纹，裂纹增加，应变也就无限增加，直至应变片破坏。

　　 若根据跨中应变曲线的拐点来判别裂纹的产生，则由图7可以看出，有筋素混凝土框架结构和有筋150mm混凝土框架结构在荷载20kN左右产生裂纹，有筋300mm和有筋450mm混凝土框架结构在18kN左右产生裂纹，有筋橡胶混凝土框架结构在24kN左右产生裂纹。这些荷载与肉眼观测裂纹产生的荷载有一定的差异，但变化趋势基本一致。

　　 本文以门形框架结构为研究对象，通过模型试验研究了橡胶混凝土在框架结构中运用的可行性。主要结论如下:

　　 (1)合理使用橡胶混凝土，可以不降低甚至小幅度提高框架结构的承载力。

　　 (2)框架结构立柱的应变远小于横梁的跨中应变，框架结构的破坏从横梁的跨中开始。

　　 (3)橡胶混凝土与素混凝土的交界部位是结构的薄弱点。

　　 (4)橡胶混凝土的使用方式对结构的变形有较大的影响。

　　 本研究仍需在以下两个方面进一步完善:1)本文仅进行了最简单的门形框架结构的模型试验，且模型截面尺寸较小，可适时进行多试样全截面尺寸的模型试验;2)橡胶混凝土在横梁与立柱的交界部位的布置形式稍少，不利于变化规律的判定以及最优方案的选择，后期可结合数值模拟结果寻找规律。