混凝土桥梁结构配筋率和抗剪承载力计算方法分析

文章针对JTG 3362-2018《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中的不足部分进行研究,从力学含义和理论推导过程出发,对最小配筋率、相对界限受压区高度和抗剪承载力公式展开分析,并通过例题说明验证。结果表明,全预应力构件的普通钢筋最小配筋率应根据预应力配置情况综合确定,修改为“全预应力-普通钢筋辅助配筋率”较为合适,相对界限受压区高度的计算公式应采用钢筋抗拉强度标准值更合理;斜向箍筋模型的截面抗剪承载力上限值约为竖向箍筋的1.4倍。通过对现有《规范》深入分析和修正,为在工程实践中更好使用《规范》提供参考借鉴。

混凝土桥梁结构配筋率和开裂弯矩计算方法分析

文章针对混凝土桥梁中配筋规范的不足进行研究,从力学含义和理论推导过程出发,对最小配筋率、开裂弯矩和相对界限受压区高度进行分析,通过例题进行说明验证。结果表明,全预应力构件的普通钢筋最小配筋率应根据预应力配置情况综合确定,修改为“全预应力-普通钢筋辅助配筋率”较为合适;开裂弯矩求解建议按照本构关系求得受压区高度的方式进行,而非通过塑性发展系数公式;相对界限受压区高度的规范公式普通混凝土梁采用钢筋抗拉强度标准值更合理,预应力混凝土梁采用更大的钢绞线抗拉强度设计值,即定义更高的钢绞线极限应变更为适合。该研究的创新之处在于对现有规范的深入分析和修正,为规范使用和工程实践提供了进一步的参考。

装配式配筋砌块砌体结构技术与应用

当前在国家大力倡导建筑业采用装配化建造方式的背景下,装配式混凝土结构、装配式钢结构等建筑新技术不断涌现并在工程建设中大量应用,而砌体建筑在这次装配化建造大潮中比较沉寂。砌体结构领域的工作者一直也在积极探索,介绍了砌体结构中一种配筋砌块砌体结构实现装配化建造的技术,该技术先以标准化生产的砌块产品组装成个性化需求的墙构件,再将墙构件经绑扎后在施工现场吊装并在安装中穿入竖向钢筋,最后用混凝土灌孔连接形成整体结构。该技术是基于理论试验研究及工程实践验证后得出的新成果,已有近20万m^(2)规模的工程实践应用,具有成本低、工艺简、安全性好、效率高等特点,为采用装配化方法建造房屋提供了新的选择。

灌孔配筋混凝土模壳砌块基础竖向承载性能试验研究与分析

灌孔配筋混凝土模壳砌块基础具有免支模、整体性好、易施工等优点,为了研究其竖向承载性能和失效破坏模式,通过试验和数值分析研究了配筋方式、试件高度、侧向土压力等因素的影响。结果表明:模壳砌块参与灌孔配筋混凝土模壳砌块基础受力,其在失效破坏时外围剥落、内部横肋可被灌孔混凝土有效约束;内置箍筋能显著提高试件开裂荷载并改善变形性能,但对竖向极限承载力无显著影响,失效时箍筋呈受压屈曲灯笼状外鼓;试件高度增加即高厚比增加,竖向极限承载力小幅下降(最大降幅5.35%);侧向土压力对无箍筋试验组的竖向承载性能无显著影响,但其与内置箍筋会形成双重约束作用并显著改善内置箍筋基础的竖向承载性能。GB/T 50003—2011《砌体结构设计规范》适用于灌孔配筋混凝土模壳砌块基础竖向极限承载力的计算,建立的有限元模型分析结果可靠,可为工程应用或同类研究提供参考。

配筋空心圆钢管高强混凝土轴压短柱工作机理分析

目的 提出一种配筋空心圆钢管高强混凝土新型组合柱,分析其在轴向荷载作用下的工作机理,以解决空心钢管混凝土柱空心率较大和延性差等问题。方法 对配筋空心圆钢管高强混凝土短柱进行轴压试验,利用ABAQUS有限元分析软件建立组合柱的有限元模型,以试验结果验证有限元模型的准确性。对组合柱的受力工作机理进行分析,重点研究其在轴向荷载作用下的受力过程、各组分分担内力比例和应力状态。结果 与空心圆钢管高强混凝土柱相比,未配置普通钢筋的试件峰值承载力提升了6.37%、DI提高了6.64%、SI提高了3.59%,配置普通钢筋的试件峰值承载力提升了13.31%、DI提高了8.12%、SI提高了5.68%。整个受力过程中,管柱混凝土和夹层混凝土承载的内力比例分别为36.2%~39.7%和29.0%~30.6%。结论 配置普通钢筋的试件具有更高的承载能力和延性能力;夹层混凝土和管柱混凝土在加载过程中为主要受力组分;钢筋在加载前期基本不承担内力,进入塑性强化阶段才开始发挥作用。

配筋率对钢箱-UHPC组合梁裂缝特征的影响

为研究钢箱-超高性能混凝土(UHPC)组合梁负弯矩区裂缝特征,设计制作了3根配筋率分别为1%、2%和3%的UHPC翼板部分充填砼窄幅钢箱组合梁,通过对不同配筋率的试验梁进行反向加载试验研究组合梁的裂缝发展特征,并对最大裂缝宽度、裂缝间距及开裂荷载进行对比分析。研究结果表明:试验梁在不同配筋率条件下,UHPC面层裂缝发展明显不同,配筋率越高最大裂缝宽度越小,裂缝越密集,开裂荷载越大;与配筋率为1%的试验梁相比,配筋率为2%和3%的试验梁的开裂弯矩分别提高了30.3%和65.2%;可根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG 3362—2018)中的裂缝宽度计算公式乘以0.78的修正系数,来计算窄幅钢箱-UHPC组合梁负弯矩区的裂缝宽度。

在役连续配筋混凝土路面横向裂缝传荷能力评价新方法

通过建立带横向裂缝的连接配筋混凝路面(CRCP)结构仿真模型,计算CRC板在不同挠度传荷系数(L_(TE))下的最大应力,对比CRC板最大应力的有限元解和基于实测L_(TE)的应力计算值,从理论上分析以挠度传荷系数作为CRCP横向裂缝评价指标的适用性,并提出用于在役CRCP横向裂缝传荷能力的计算与评价新方法。研究结果表明:采用常用的挠度传荷系数(L_(TE))评价CRCP横向裂缝传荷能力不科学且结果偏保守;基于CRCP横向裂缝处板底水平应力动力响应分析,引入应力折减系数(S_(RC))来表征横向裂缝的传荷能力,以解决用L_(TE)来评价CRCP横向裂缝传荷能力结果偏保守的问题,并提出以S_(RC)为25%作为传荷能力强的临界值。CRCP板底最大水平应力随板厚增加不断减少,板厚变化对S_(RC)影响显著,对横向裂缝传荷能力评价时需考虑板厚的影响;通过非线性回归建立考虑CRCP板厚的L_(TE)与S_(RC)换算公式,实现基于实测挠度采用S_(RC)评价不同板厚下CRCP横向裂缝传荷能力的目的;运用提出的评价新方法评价CRCP实体工程横向裂缝传荷能力,评价结果基本符合实体工程的实际服役能力,解决了原有评价方法结果过于保守的问题,可为CRCP养护决策提供依据,实现对CRCP横向裂缝的精准控制。

3D打印混凝土配筋增强基础研究进展

近年来,3D打印混凝土因无模板、自动化与智能化等优势,在建筑业智能建造方向受到越来越多的关注,结合工程实践已形成诸多应用示范。工程应用需求也对3D打印混凝土性能提出了更高要求,常常需要选择配筋增强实现安全与可靠性设计。但3D打印混凝土配筋增强技术受制备工艺影响与传统混凝土工程有所差异,应针对打印条件下配筋增强方法进行科学优化与性能调控。因此,本文聚焦配筋工艺、材料与性能、细微观表征及数值分析等方面阐述了3D打印混凝土配筋增强的基础研究进展;聚焦工程应用存在的问题,对配筋增强基础研究面临的挑战与未来发展也进行了简要讨论,力求为配筋3D打印混凝土结构安全应用提供参考。

焊接锚垫板锚固区拉压杆模型及配筋设计

针对焊接锚垫板齿板锚固区配筋,提出了一种锚固区新型拉压杆模型。首先对齿板锚固区6种典型效应、主应力迹线以及力流平衡关系进行分析并建立新型拉压杆模型,其次通过美国国家公路与运输官员协会(American Association of State Highway and Transportation Officials,AASHTO)Load-and-resistance Factor Design Bridge Design Specifications、Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary(ACI 318-19)、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG 3362—2018)和欧洲设计建议Practical Design of Structural Concrete进行拉压杆模型参数定量化设计,根据拉压杆几何关系推导出焊接锚垫板齿板锚固区劈裂力计算式,利用有限元分析,拟合出焊接锚垫板下齿板锚固区劈裂力合力重心计算式。最后通过算例分析,按本文建议的拉压杆方法进行焊接锚垫板齿板锚固区结构配筋设计,能较好地控制锚下典型效应问题,相比《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG 3362—2018)给出的设计方法,拉压杆模型法能较好地反映结构传力机制且具备可行性和可应用性,可为焊接锚垫板齿板锚固区配筋设计提供参考。

基于截面配筋率的钢筋混凝土统一本构关系研究

为避免数值化分析中直接处理钢筋与混凝土之间的复杂关系,推导出钢筋混凝土构件轴心受压统一理论公式,做了不同配筋率与不同混凝土强度等级下的钢混棱柱体轴心受压试验,利用试验量测的荷载位移数据,结合Matlab曲线拟合工具的线性回归与拟合功能,建立了一种基于截面配筋率的能够描述钢筋混凝土材料力学性能的统一本构关系。对试验梁进行数值化分析表明,所建立的数值化模型应力应变特征与试验结果吻合较好,证明了该模型在钢筋混凝土实际运用过程中的可行性与适用性。

斜截面抗剪强度上限值和预应力混凝土梁最小配筋率计算理论研究

文章遵循基本力学原理,从结构理论出发,推导修正后的混凝土梁斜截面抗剪强度上限值理论与公式,首次给出考虑斜箍筋特殊效应后的斜截面抗剪强度上限值的理论与方法;抗剪实验梁结果证明所提出的抗剪强度上限值理论与方法的正确性;基于预应力束应力全过程分析,首次推导并提出了预应力混凝土梁双值最小配筋率理论与计算方法,明确了预应力混凝土梁最小配筋率存在两个临界点,合理的预应力混凝土梁配筋率在两个临界点形成的范围之内,计算实例证明预应力混凝土梁双值最小配筋率理论的正确性。

FRP筋-钢筋混合配筋的超高性能混凝土梁受弯有限元分析

研究配筋率、混合配筋等效配筋率、FRP筋面积比、UHPC抗拉强度、钢筋配置形式对UHPC梁受弯性能的影响。分析各参数对UHPC梁屈服荷载、峰值荷载、挠度及破坏形式的影响。结果表明:随着配筋率的增加,纯钢筋UHPC梁刚度、屈服荷载、峰值荷载及对应的挠度均得到不同程度提高;UHPC混合配筋梁随FRP筋面积比的增大,峰值荷载及峰值荷载挠度增大,UHPC混合配筋梁的抗变形能力变差;随UHPC抗拉强度的提升,UHPC梁的开裂荷载、屈服荷载和峰值荷载增大,对应的挠度减小;采用双层布置的UHPC混合配筋梁比单层布置梁屈服荷载、峰值荷载小。本文为FRP-钢筋混合配筋UHPC结构的工程应用提供参考。

BIM结构配筋软件研究与应用

随着工程建设行业的迅速发展,信息技术的蓬勃发展,BIM(建筑信息模型)技术得到不断普及和应用,传统的结构配筋设计方法已难以满足现代工程的需求。结构配筋软件作为结构设计工程师进行BIM设计的重要工具,其研究与应用显得尤为关键。该文首先分析结构配筋软件的研究背景与意义,随后探讨其核心技术,并通过实际工程案例展示其应用效果,最后对软件的发展前景进行展望。

基于基坑支护工程的区段复式配筋预应力管桩抗弯试验及数值模拟

复式配筋预应力混凝土管桩(PRC管桩)作为基坑支护桩使用时,为提高非预应力钢筋的利用效率,提出将区段配置非预应力钢筋的管桩作为基坑支护桩。通过对天津地区80个基坑工程中的支护桩弯矩分布情况统计分析,并对区段复式配筋预应力混凝土管桩(PR-PHC管桩)进行足尺抗弯试验及有限元分析,研究区段配筋的可行性和PR-PHC管桩的抗弯性能。研究表明,单支撑排桩、倾斜桩及悬臂桩的桩身弯矩区间分布具有规律性。PR-PHC管桩区段配置的非预应力筋,可以提高其抗弯极限承载力及其抗弯刚度,并有效改善桩身裂缝的展开情况,构建的数值模型可以较好地反映试验的实际情况。并对PR-PHC管桩在实际应用中可能遇到的不利工况做了影响分析。研究结果表明可以在基坑工程中使用PR-PHC管桩替代PRC管桩,减少钢筋使用量,促进碳减排。

不同配筋率下钢筋混凝土板柱节点抗冲切承载力试验研究

为研究纵筋配筋率对普通钢筋混凝土板柱节点抗冲切承载力的影响,制作了4个配筋率分别为0.3%、0.7%、1.2%及1.8%的无腹筋板柱中节点并进行冲切试验,试验结果表明:随着配筋率的增加,板柱节点的初始刚度和极限承载力明显增加,试件的延性降低,破坏模式由弯曲破坏逐渐向冲切破坏转变;收集并整理了国内外269个板柱节点冲切试验的数据,通过与采用中国规范、美国规范、欧洲规范和日本规范抗冲切承载力计算公式计算结果的对比分析,进一步说明了在冲切承载力计算公式中考虑纵筋配筋率的必要性;通过对试验数据的回归分析,考虑包含纵筋配筋率在内的主要影响因素,建立了适用于钢筋混凝土无腹筋板柱抗冲切承载力的计算公式。

配筋形式对配筋胶合木梁受弯性能影响试验

目的提出3种新型的配筋方式,研究配筋形式对胶合木梁受弯性能的影响.方法通过普通胶合木梁、开槽配筋胶合木梁、开槽灌胶配筋胶合木梁和体外配筋胶合木梁等5组梁的受弯性能试验,对比分析配筋胶合木梁的破坏形态、极限承载力、荷载-挠度曲线、截面应变等试验数据.结果同开槽配筋胶合木梁相比,开槽灌胶配筋胶合木梁的受弯极限承载力提高了25%;体外下侧配筋胶合木梁受弯极限承载力提高了55%,其压区应变提高了33.5%,使受压区木材得到较为充分的利用.结论采用开槽灌胶配筋的方式弥补了梁底开槽对木材抗拉强度的削弱,体外下侧配筋的方式既保证了胶合木梁的完整,又使承载力得到进一步的提高.

集中配筋连接预制剪力墙抗震性能试验研究

针对现有预制混凝土剪力墙接缝施工容错率低、混凝土现场浇筑作业量大和钢筋锚固过长等不足,提出一种使用超高性能混凝土(UHPC)的集中配筋连接预制剪力墙。通过对比1片现浇剪力墙试件、3片不同接缝形式的集中配筋连接预制剪力墙试件的拟静力试验结果,揭示该类预制剪力墙的破坏规律和抗震性能、竖缝对墙体抗震性能的影响和连接钢筋的受力特点。采用ABAQUS软件对试件进行有限元模拟,分析轴压比和集中配筋率对试件抗震性能的影响。研究结果表明:预制试件与现浇试件具有相同的破坏规律,均为弯剪破坏;这2类试件的滞回曲线均较饱满,骨架曲线走势基本一致,耗能能力接近,且预制试件的最小承载力仅比现浇试件低5.6%,表明预制试件的抗震性能与现浇试件的抗震性能基本相同;竖缝对剪力墙承载力的影响较小,使剪力墙的延性和耗能能力有一定的削弱;不同竖缝形式预制墙的抗震性能相近但各有特点,竖缝形式预制墙采用UHPC出筋搭接具有更好的整体性,采用U形键槽的预制墙具有更大的刚度和更强的耗能能力;连接钢筋的应力分布具有典型受弯构件的特征;随着轴压比增加,模型的刚度和承载力不断增加,在轴压比从0.05增加到0.30时,最大的峰值荷载增幅发生在轴压比从0.05到0.10时,从承载力的提高、刚度、耗能和墙角抬高等方面考虑,试件的集中配筋率保持在90%~110%为宜。

连续配筋混凝土路面配筋设计探讨

介绍了沥青混凝土与连续配筋混凝土复合式耐久性路面试验段的工程概况、设计方案,并对连续配筋混凝土路面配筋设计进行了计算与探讨。

昆都仑泄洪冲沙洞结构静动力三维有限元配筋计算

昆都仑水库是一座以防洪、供水为主的综合利用的中型水库。为改善水库泄洪条件,新建泄洪冲沙洞并布置于库区右岸山体内。首先,构建了泄洪冲沙洞三维有限元模型,模拟了各结构的精细构造部位;然后,采用三维线性有限单元法对泄洪冲沙洞开展静动力工况下变形、应力分析计算,基于有限元内力法进行内力计算并提出相应配筋方案;最后,进行结构限裂复核验算。选取的配筋计算方案实用可靠,为工程设计提供指导、验证复核作用并成功付诸实施。

《钢筋混凝土基本构件配筋计算程序》讲座(五) 矩形截面柱偏心受压对称配筋计算

在工程实际中,当构件承受变号弯矩,而其数值又比较接近时,为了构件简单便于施工,经常采用对称配筋的方式,即取截面配筋计算方法如下:在对称配筋计算方法如下:在对称配筋形式下。