钢筋混凝土受弯构件抗剪承载力影响因素探讨

本文阐述了钢筋混凝土受弯构件的类型和破坏模式,并对现行规范中的深受弯构件和一般受弯构件的抗剪承载力计算公式进行了对比分析,对受弯构件抗剪承载力的影响因素如剪跨比、配箍率等进行了总结。     

混凝土剪力墙受剪承载力可靠度分析

针对我国规范未对剪力墙受剪承载力可靠指标进行校准,本文研究钢筋混凝土剪力墙受剪承载力的可靠度水平.根据剪力墙抗剪公式所依据的试验及试件情况,收集并筛选截面型式、混凝土类型、配筋型式、破坏形态等方面与其一致的74片剪力墙试验数据,对试件承载力的试验值与规范公式计算值进行分析,得出剪力墙受剪承载力计算模式不定性统计参数,进而得出抗力统计参数和概率分布类型;采用考虑基本变量概率分布类型的验算点法进行可靠指标计算.结果表明:现行规范剪力墙受剪承载力可靠指标低于目标可靠指标3.7的要求,其中荷载效应比、剪跨比、轴向压力、配筋率、混凝土强度等级对可靠指标影响较小,风荷载与永久荷载效应比对可靠指标影响较大,分布钢筋采用HPB300时的可靠指标在同等条件下较小.为保证剪力墙受剪承载力可靠指标满足目标可靠指标要求,引入承载力调整系数0.95对现行计算公式进行修正,修正后计算公式的可靠指标均值为3.738.     

考虑弯剪相关性的钢筋混凝土受弯构件承载力计算

钢筋混凝土受弯构件中,弯剪承载力存在相关性。中国规范GBJ10—89,GB50010,JTJ023—85和JTG D62—2004,以及美国规范ACI318基本沿用了相同的思路,未充分考虑弯剪相关性,受弯构件纵筋和箍筋用量分别按正截面承载力和斜截面承载力单独计算确定,仅通过剪跨比分析了在集中荷载作用下的独立梁的弯矩对抗剪承载力的影响。在分析GB50010和ACI318的强度准则中隐含应力层次的弯剪相关性和承载力公式中剪跨比影响的基础上,提出了考虑弯剪相关性的弯剪承载力修正公式。通过典型算例,分析了不同参数下修正公式与规范公式的设计配筋量,比较了抗弯和抗剪可靠指标的变化,并基于GB50068—2001的目标可靠指标要求,探讨了考虑弯剪相关性的必要性。     

结构抗震承载力利用系数的可靠度校核

广东省的地方性标准DBJ15-92—2013《高层建筑混凝土结构技术规程》的抗震性能设计在国家现行的抗震设计规范的基础上进行改进,采用按设防烈度地震(中震)计算地震作用,引入承载力利用系数考虑构件的延性能力,来进行构件的承载力设计.为验证新的抗震承载力计算公式的可靠性,采用一次二阶矩方法对计算公式进行可靠度分析,研究了荷载比(地震作用标准值效应与重力荷载效应比值)、性能水准、设防烈度、构件受力类型等因素对可靠度的影响.结果表明:在同一性能水准下构件可靠指标和可靠性概率大小所遵从的规律为受压构件受剪构件受弯构件受拉构件,符合"强剪弱弯"的概念设计要求;荷载比和构件重要性系数对构件可靠度有显著的影响,设防烈度对构件可靠度的影响不大.     

配置500 MPa钢筋的混凝土梁受弯性能试验

为了研究配置500MPa钢筋的混凝土梁的受弯性能，对9根矩形截面混凝土梁进行了试验研究．分析了采用500MPa钢筋的混凝土构件的正截面受弯承载力及使用阶段的裂缝宽度，同时对其中两组配有蒙皮钢筋的梁进行受弯承载力、变形及裂缝宽度的对比分析．试验结果表明，此类构件的受力性能与普通钢筋混凝土受弯构件相同，可按照《混凝土结构设计规范》计算受弯承载力及裂缝宽度，但应对裂缝宽度计算值进行适当修正．同时，蒙皮钢筋的配置能够有效地限制裂缝的发展，使得试验梁在正常使用阶段能够满足裂缝宽度限值要求．     

钢筋混凝土梁受剪承载力箍筋用量比较

通过对新旧混凝土结构设计规范(GBJl0—89和TJl0—74)关于钢筋泥凝土梁斜截面受剪承载力不同计算方法之间箍筋用量的比较，说明新的计算方法较原计算方法用箍量有较大地增加．但提高了构件的可靠度，使构件的可靠指标β趋于合理化．①     

集中荷载作用下有腹筋双弯简支梁抗剪承载力公式的可靠度分析

按可靠指标度量结构安全可靠程度的方法已被国际上公认为较为科学的方法,因而本文以文献[1]中的以集中荷载作用下钢筋混凝土双向受弯构件斜截面受剪承载力计算公式为例,采用校准法,对该公式进行可靠度分析。     

受弯构件正截面承载力统一计算公式的研究

受弯构件正截面承载力的计算中,由于混凝土受压区高度的不同,各类几何截面的计算公式比较多,因此推导受弯构件承载力统一计算公式是有现实意义的。提出了受弯构件正截面承载力计算的统一公式,使计算问题得到了简化,该法物理概念清晰,方法简便,可在设计工作和实际工程中应用。     

自密实高性能混凝土受弯构件受力性能试验研究

为了研究自密实高性能混凝土受弯构件的受力性能,制作了8根自密实混凝土梁和4根相对应的普通混凝土梁.对自密实高性能混凝土受弯构件的开裂荷载、抗弯承载力、抗剪承载力、构件延性和破坏形态等进行了试验研究,并与普通混凝土构件进行了对比.研究结果为自密实混凝土结构的有关规程制订和设计提供参考.     

内配型钢圆钢管混凝土构件受弯性能分析计算

采用有限元软件ABAQUS建立内配型钢钢管混凝土受弯构件力学模型,借助已有试验验证模型的合理性,在此基础上研究该类构件在弯矩作用下的变形规律、受力过程和破坏模态,分析构件材性、型钢含钢率、型钢截面形式等参数对内配型钢钢管混凝土受弯构件极限承载力及抗弯刚度的影响;引用欧洲规范中组合柱抗弯承载力计算公式进行计算,并将计算结果与已有试验结果及有限元模拟结果进行对比,二者吻合良好,说明欧洲规范中组合柱抗弯承载力计算公式可用于该类构件的设计计算.研究结果可为内配型钢钢管混凝土受弯构件设计提供参考.     

高强箍筋混凝土梁受剪性能的试验研究

对12根500MPa钢筋作为箍筋的混凝土梁在集中荷载和均布荷载作用下进行了受剪性能试验研究,分析了高强箍筋混凝土梁斜截面受剪承载力及使用阶段的斜裂缝宽度.研究结果表明,此类构件的受力特征与普通钢筋混凝土受剪构件相同,其斜截面受剪承载力仍可按我国《混凝土结构设计规范》公式进行计算.与国外受剪承载力计算公式对比,我国受剪承载力设计公式在国际上尚处于较低水平,但仍是偏于安全的.受剪梁斜裂缝通过处箍筋应力能够达到屈服,为了保证正常使用阶段斜裂缝宽度满足限值要求,箍筋屈服强度的设计值不宜超过380MPa.     

钢筋混凝土约束短柱抗剪承载力计算

根据12根配有中间筋的钢筋混凝土约束短柱试验与分析,建立了弯、剪、压复合应力状态下构件受力分析的力学模型,由此导出了考虑中间筋作用的构件抗剪承载力计算公式.通过对比表明,公式计算值与试验值吻合较好,对于钢筋混凝土约束短柱的抗剪设计与计算具有实用的参考价值.     

砼深受弯构件及圆形截面构件受剪承载力

结合 GBJ10 - 89混凝土结构设计规范修订课题 ,提出了混凝土深受弯构件和圆形截面偏压构件抗剪承载力的计算方法 .这些方法与试验资料吻合良好 ,并与矩形截面一般受弯构件的计算方法在一定程度上得到了统一 .     

钢筋-纤维自密实混凝土梁受弯性能与承载力分析

通过四点弯曲试验得到钢筋-纤维自密实混凝土梁式构件的荷载-跨中挠度曲线、荷载-纵筋应变曲线和破坏形态,对梁式构件的受弯承载力及纤维与钢筋的混杂效应进行了分析.结果表明:钢纤维的加入使钢筋-纤维自密实混凝土梁式构件的抗弯承载力提高了10%~42%.考虑钢纤维跨越裂缝的传力机理及分布情况提出了钢筋-纤维混凝土梁式构件受弯承载力计算公式,并与ACI 544和CECS 38:2004的公式进行了对比,计算结果表明:文中建议公式计算的受弯承载力与试验结果最为接近,可用于钢筋-纤维自密实混凝土梁式构件的受弯分析与设计.     

CS板内膨胀螺栓的抗拔与抗剪承载力试验

CS板是一种环保节能的结构构件，可用做围护结构和承载力构件．通过对埋置CS板中的膨胀螺栓进行拉拔试验和剪切试验，确定了CS板用膨胀螺栓做紧固件时抗拔与抗剪承载力的允许值，分析了混凝土面层厚度对承载力的影响．结果表明，承载力的允许值完全可以满足民用住宅的日常使用，并且混凝土面层厚度对承载力没有影响．根据极限状态下破坏特征，提出CS板内埋置膨胀螺栓的抗拔与抗剪承载力的理论计算公式，计算结果与承载力允许值吻合较好，可供工程设计参考．     

离心钢管混凝土桩抗剪性能研究

针对离心钢管混凝土桩(普通SC桩),建立有限元横向受剪模型,并利用该模型进行参数分析,试件的参数包括材料的强度、钢管的壁厚、桩壁的壁厚和剪跨比.结果表明,剪跨比λ≤0.8的普通SC桩构件为剪切破坏,0.8<λ≤1.0的普通SC桩构件为弯剪破坏,λ>1.0的普通SC桩构件为弯曲破坏.根据有限元计算结果,拟合推导出离心钢管混凝土桩抗剪承载力的经验公式.     

GFRP管外包GFRP筋混凝土梁工作性能试验研究

提出一种GFRP管外包GFRP筋混凝土受弯构件,并采用结构试验的方法研究GFRP外包管对GFRP筋混凝土受弯构件变形能力及承载性能的影响。试验结果表明,GFRP外包管能明显提高GFRP筋混凝土梁的极限承载能力,且较为有效地避免GFRP筋混凝土梁发生脆性破坏,但对提高GFRP筋混凝土受弯构件的变形能力的作用不明显。按我国纤维复合材料规范对该非金属混凝土结构进行承载力计算后发现,现行设计规范对于GFRP筋混凝土构件斜截面抗剪承载力的计算过于保守,导致配筋率过高。     

不等肢配箍矩形截面框架柱双向受剪承载力

通过5根无腹筋和7根有腹筋矩形截面钢筋混凝土框架柱试验,研究低周往复斜向水平荷载作用下不等肢配箍框架柱的双向受剪的机理和计算方法．通过试验分析了无腹筋混凝土框架柱受剪承载力的双向相关性,提出了对混凝土项修正的双向受剪承载力理论．结果表明,无腹筋矩形截面框架柱双向受剪承载力相关关系可以近似用椭圆描述．有腹筋框架柱的受剪承载力中轴压力和两向的箍筋单独作用．根据分析结果,建立了低周往复荷载作用下不等肢配箍矩形截面框架柱的双向受剪承载力计算公式．与试验值比较,双向受剪承载力计算公式用于设计是偏于安全的．     

端钩型钢纤维混凝土简支梁受弯承载力试验

为改善普通钢筋混凝土梁自重大、易开裂、承载力低等缺点，在混凝土中常加入钢纤维，端钩型钢纤维，作为常见的一种高性能钢纤维得到广泛关注，国内外学者针对端钩型钢纤维混凝土的基本力学性能开展了较多研究，而对端钩型钢纤维混凝土受弯构件的正截面受力性能有待深入研究。为研究端钩型钢纤维混凝土简支梁受弯性能，制作了四根端钩型钢纤维混凝土梁及一根普通混凝土梁，对其进行受弯性能试验，根据试验得到的破坏形态、承载力、荷载-挠度曲线、荷载-应变曲线，分析端钩型钢纤维体积掺量对试件受弯承载力及破坏形态的影响。研究结果表明：端钩型钢纤维混凝土简支梁与一般混凝土简支梁受弯过程类似，均经历了弹性、开裂、带裂缝工作、破坏四个阶段；端钩型钢纤维混凝土简支梁与一般混凝土简支梁受弯过程均基本符合“平截面假定”；端钩型钢纤维限制了裂缝的产生和发展，使得纤维混凝土梁变形能力增强；与一般混凝土梁相比，端钩型钢纤维混凝土梁抗裂性及极限承载力得到提高，且构件承载力与钢纤维体积掺量基本呈现正相关；基于试验数据，对现行规范中开裂弯矩及极限承载力计算公式进行优化，开裂弯矩方面考虑对截面抵抗矩塑性影响系数进行修正，极限承载力方面引入纤维混凝土正截面承载力影响系数ζ，经修正计算值可较好吻合试验值。     

集中荷载下具有反弯点的钢筋混凝土构件的抗剪强度研究

鉴于我国现行《钢筋混凝土结构设计规范》中抗剪强度公式用于计算连续梁、约束梁和框架结构的梁和柱等构件常偏于不安全问题,本文进行了集中荷载作用下具有反弯点的钢筋混凝土构件的抗剪强度的试验研究,综合分析了国内外连续梁、约束梁和反对称荷载作用下构件的抗剪强度共170个试验资料,探讨了受荷时具有反弯点的构件抗剪强度的影响因素及其降低原因,并提出了两个建议计算公式,与试验结果吻合较好。