钢筋混凝土梁斜截面受剪承载力的影响因素研究

影响钢筋混凝土梁斜截面受剪承载力的因素较多,斜截面受剪承载力大小对梁的斜截面的破坏形态有着重要影响。基于斜截面受剪承载力计算方法,通过工程实例分析,对各因素作用下梁斜截面受剪承载力的变化规律进行研究,并进一步探讨了各因素对梁斜截面受剪承载力的影响程度。结果表明:随着混凝土强度等级、纵筋的配筋率及截面高度的增加,梁斜截面受剪承载力随之增加,两者表现出显著的线性正相关关系。剪跨比与梁斜截面受剪承载力之间呈现明显的线性负相关关系,梁斜截面受剪承载力随箍筋配筋率增加而显著提高。箍筋配筋率对梁斜截面受剪承载力的影响最为显著,是在截面尺寸受限的情况下提高梁斜截面受剪承载力的首要措施。

预应力混凝土梁-型钢混凝土柱新型框架节点受剪承载力计算方法

梁柱节点受剪承载力计算是混凝土框架结构节点抗震设计的关键点之一,由于节点剪力传递机理与构造的复杂性,目前尚未形成完善的节点受剪承载力计算理论。该文阐述了预应力混凝土梁-型钢混凝土柱新型框架节点的受力机理,并基于桁架模型和斜压杆模型,提出了一种同时考虑预应力筋与型钢贡献的节点受剪承载力计算方法。开展了新型节点受力性能拟静力试验,分别选取了梁端破坏与节点剪切破坏两种破坏形式的节点试验数据,对所建立的新型节点受剪承载力计算方法进行了验证评估,结果表明,该文提出的预应力混凝土梁-型钢混凝土柱框架节点承载力计算方法具有较好的精度。

基于改进简化拉-压杆模型的钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力计算方法

在简化拉-压杆模型(Simplified softened strut-and-tie model,SSSTM)基础上,考虑轴压比对混凝土斜压杆倾角的影响,修正斜压杆倾角计算公式,并基于剪滞模型,考虑裂缝面纤维数量及纤维取向特性,建立裂缝面单位面积纤维拉应力计算公式,从而提出适用于钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力计算的改进简化拉-压杆模型(Modified simplified softened strut-and-tie model,MSSSTM).采用MSSSTM模型、SSSTM模型对36个钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力进行计算.结果表明:MSSSTM模型、SSSTM模型的试验值与计算值之比的平均值分别为1.01、1.05,变异系数分别为0.04、0.09;按照MSSSTM模型计算得到的钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力试验值与计算值吻合较好,离散性较小,且该模型亦能较合理地反映轴压比、混凝土强度等对节点受剪承载力的影响.

配FRP矩形箍混凝土梁的受剪承载力研究现状

钢筋在恶劣环境中极易发生腐蚀,导致混凝土构件的力学性能退化,而采用纤维增强复合材料(FRP)箍代替钢筋能有效规避这个问题。但FRP箍较低的弹性模量使得梁易产生脆性的剪切破坏,同时其各向异性的特点使得FRP箍筋的弯折强度大大低于直线段强度,导致配FRP矩形箍混凝土梁的受剪承载力低于钢筋混凝土梁。近20年来,国内外学者为了探究配FRP矩形箍混凝土梁的实际应用价值,进行了一系列实验研究及理论推导,提出了受剪承载力以及FRP箍筋弯拉强度的计算方法。本文全面总结了上述有关研究成果,并对今后的研究方向进行了展望,以期为该类结构构件的应用发展提供参考。

钢筋混凝土梁斜截面受剪承载力的双因素耦合影响研究

钢筋混凝土梁斜截面受剪承载力影响因素较多,若要保证斜截面受剪破坏属于剪压破坏类型,则需满足剪跨比合理的取值范围以及适宜的配箍率。基于钢筋混凝土梁斜截面发生剪压破坏的前提,通过响应面优化设计对钢筋混凝土梁斜截面受剪承载力的影响因素分别进行分析和研究,进而分析双因素作用下钢筋混凝土梁斜截面受剪承载力的变化规律,确定对钢筋混凝土梁斜截面受剪承载力影响较大的主要因素以及双因素的耦合影响规律。总的来说,截面尺寸、混凝土强度与梁斜截面受剪承载力呈正相关,而剪跨比则与梁斜截面呈负相关关系。箍筋配筋率与其他因素耦合作用时,耦合影响的程度较低;但是与截面高度耦合作用时,影响程度较明显。

全框支剪力墙结构层间刚度比及受剪承载力比分析

由于使用功能原因轨道交通车辆基地全框支剪力墙结构首层层高突变,导致首层与上一层(一般为转换层)的刚度比和受剪承载力比突变,而且超出规范限值较多。文中对现行规范关于楼层侧向刚度和受剪承载力的计算方法进行了讨论,对水平荷载作用下全框支剪力墙底部框架的受力特点进行分析,指出上述楼层侧向刚度和受剪承载力的计算方法不适用于全框支剪力墙结构。建议在保证上部剪力墙先于底部框支框架屈服的前提下,不控制车辆基地全框支剪力墙结构首层与2层的层间刚度比和受剪承载力比。

中外规范无腹筋梁斜截面受剪承载力对比研究

由于近期无梁楼盖频发坍塌事故,国内现行规范中无腹筋梁斜截面受剪承载力的安全度逐渐被关注。为剖析中外规范无腹筋梁受剪承载力安全度的差异,本文搜集整理了318个无腹筋梁剪切试验数据,对中国、美国和欧洲的混凝土结构设计规范(GB50010-2010、ACI 318-19、EN 1992-1-1)的无腹筋梁斜截面受剪承载力计算公式进行了对比研究。研究结果表明,ACI 318-19规范的无腹筋梁斜截面受剪承载力计算公式同时考虑剪跨比、混凝土强度、纵向钢筋配筋率及尺寸效应的影响,安全度最高,EN 1992-1-1未考虑剪跨比的影响,安全度次之,GB 50010-2010则仅考虑混凝土强度和尺寸效应,安全度最低,建议国内规范对无腹筋梁斜截面受剪承载力计算公式做进一步修正。

钢管混凝土边框剪力墙受剪承载力计算方法对比研究

为研究不同力学模型在钢管混凝土边框剪力墙受剪承载力计算中的适用性,总结了国内外学者推导的经验公式和理论模型,建立了基于软化拉压杆模型、统一强度理论和国内外相关规范的承载力计算方法,对比分析了理论力学模型和多国规范在预测此类组合墙受剪承载力上的表现,探讨了轴压比、高宽比、宽厚比和材料性能等对计算结果误差的影响;最后结合已有试验数据,验证了各模型的计算精度和适用性。结果表明:由于未考虑构件各部分所分担的剪力,多数规范模型理论计算结果普遍低于试验值,而统一强度理论与软化拉压杆模型计算结果相对准确;软化拉压杆模型计算方法能充分考虑墙体各部分对承载力的贡献,计算偏差基本控制在20%以内;在各项参数变动的前提下,软化拉压杆模型更能准确预测钢管混凝土边框剪力墙的受剪承载力,计算值与试验值吻合良好,能合理反映钢管混凝土边框剪力墙的受剪机理,为其承载力计算方法的优化设计提供理论依据。

检修闸门门槽受剪承载力研究

现行水工混凝土规范对高水头闸门门槽的受剪承载力复核提出了要求,但尚缺乏对应的计算方法。为此,文章针对检修闸门门槽的受剪承载力展开了试验和数值研究。以拉西瓦水电站进水口检修闸门门槽原型为对象,设计了2组13个缩尺检修闸门门槽试件的静力试验,研究剪跨比、混凝土强度与横向配筋率对检修闸门门槽破坏模式和极限受剪承载力的影响。通过三维有限元数值仿真,补充说明对应参数的影响规律。最后基于试验结果通过回归分析提出计算检修闸门门槽的受剪承载力计算公式,并给出算例进行应用展示。研究结果表明检修闸门门槽的受剪破坏机理为斜压破坏,混凝土的抗剪贡献占主导地位,受剪承载力提升幅度和混凝土轴心抗压强度增幅相同。尽管提高配筋率可提升受剪承载力,但该方法经济性差。检修门门槽的名义剪压比在剪跨比0.16~0.22随剪跨比的增加而近似线性增加,但在剪跨比0.22~0.28基本保持不变。

混凝土受拉边倾斜变截面梁受剪承载力数值分析

为研究混凝土受拉边倾斜变截面梁在集中荷载下的抗剪性能,首先,根据目前主流混凝土等截面梁受剪承载力模型,归纳了中国建筑科学研究院有限公司和Gulsan的试验中变截面梁临界斜裂缝的特点;其次,为克服有限元程序在模拟裂缝上的不足,建立了受拉边倾斜变截面梁的预设斜裂缝有限元模型,并对变截面梁的受剪破坏过程进行了模拟分析;然后,通过分析在极限荷载时临界截面上的应力状态规律,提出了受剪承载力模型假定,采用临界截面上的受压区混凝土剪压破坏准则,建立了受剪承载力计算方法;最后,收集了国内外40根变截面梁受剪试验数据,与本文方法、我国规范方法、Gulsan方法的预测值进行了统计分析.结果表明本文方法的计算精度更高,可为工程实践和规范修订提供参考.

基于修正压力场理论的PSRC梁受剪承载力分析

为分析预制装配型钢混凝土(PSRC)梁的受剪机理并准确计算其受剪承载力,考虑剪跨比、型钢类型、抗剪连接件、现浇混凝土强度与类型、加载方式、浇筑方式等影响因素,设计并制作了10根PSRC梁试件,对其中9根PSRC梁试件进行低周反复荷载试验,另1根PSRC梁试件进行单调加载对比试验。基于改进的修正压力场理论提出了适用于PSRC梁的受剪计算公式。研究表明:PSRC梁受剪承载力试验值与计算值吻合较好;计算内置蜂窝型钢试件受剪承载力时,需将型钢腹板的贡献进行折减,使其满足安全要求。

新规范型钢混凝土梁集中荷载下受剪承载力公式的可靠度

针对中国近年发布的《组合结构设计规范》(JGJ 138—2016)与《型钢混凝土组合结构技术规程》(JGJ 138—2001)中型钢混凝土(SRC)梁剪力计算公式的差异以及原公式数据样本的局限性,利用所收集的国内外71根受剪梁的88个有效数据,重新对中国多部规范中集中荷载下SRC梁受剪承载力公式的可靠度进行了对比分析。首先,对比了数据样本的试验值与规范计算值。结果表明:《组合结构设计规范》(JGJ 138—2016)与《型钢混凝土组合结构技术规程》(JGJ 138—2001)均比现行的《钢骨混凝土结构技术规程》(YB 9082—2006)偏安全;随着型钢和箍筋用量的增加,组合结构规范公式的安全性呈下降趋势,需要重视。其次,结合计算模式的不确定性统计信息,利用蒙特卡洛模拟方法,对240根普通SRC受剪梁进行了可靠度分析。研究发现,组合结构规范公式具有较高安全性,即使将公式按0.9进行折减,其可靠度依旧能基本满足设计需求。

装配式大板结构竖向齿槽接缝受剪承载力设计

旨在建立装配式钢筋混凝土(PBP)结构竖向齿槽接缝考虑接缝宽度及接缝配筋率变化的抗剪承载力计算公式和验算公式。以接缝处配筋率和接缝宽度为参数,对18榀试件进行低周反复荷载作用下试验,分析接缝的破坏过程,研究接合筋及接缝宽度对混凝土接缝抗剪强度的影响。认为接合筋、接缝混凝土分别通过压力摩擦机理和斜压杆机理来提供抗剪强度;接缝抗剪强度随接缝处配筋率增大而增大,而与接缝宽度成非线性关系。所提建议公式与试验结果吻合较好,为工程设计提供了借鉴依据。

钢管混凝土柱受剪承载力试验

为建立钢管混凝土柱的受剪承载力计算式,完成了35根试件的静力加载试验。试件参数包括钢管壁厚、混凝土强度、剪跨比和轴压比。结果表明,剪跨比λ≤0.5施加轴压力的试件为剪切破坏,1.0≥λ>0.5施加轴压力的试件为剪弯破坏,λ≥0.5未施加轴压力的试件为弯曲破坏;试件有较大的变形能力;钢管混凝土柱的受剪承载力与轴压比、剪跨比有关。建立了由钢管、混凝土和轴压力三部分贡献组成的钢管混凝土柱受剪承载力计算公式,计算值与试验值符合较好,且偏于安全。

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.

纤维增强混凝土对角斜筋小跨高比连梁抗震性能试验研究及受剪承载力分析

为了改善小跨高比连梁的抗震性能,考虑连梁跨高比和对角斜筋配筋率的影响,在课题组前期试验的基础上,在对角斜筋上增设拉筋,制作3个纤维增强混凝土(FRC)对角斜筋小跨高比连梁试件,对其进行拟静力试验,分析连梁的破坏形态、滞回耗能、刚度退化以及延性等抗震性能。基于试验结果及小跨高比连梁的受剪机理,建立连梁受剪承载力计算公式。结果表明,在小跨高比连梁对角斜筋上增设拉筋之后,跨高比为1.25和1.5的连梁,由原来的剪切破坏变为弯曲剪切破坏,并提高了连梁的延性、抗损伤能力和耗能能力;提出的连梁受剪承载力计算公式的计算值与试验值吻合较好。

基于软化拉压杆模型的钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力计算方法

在分析钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪机理的基础上,提出由斜压杆、水平和竖向抗力机构组成的钢筋钢纤维混凝土梁柱节点软化拉-压杆模型,明确混凝土、钢纤维、箍筋对节点受剪承载力的贡献,建立钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力计算方法,并通过低周反复荷载下钢筋钢纤维高强混凝土梁柱节点和钢筋钢纤维普通强度混凝土梁柱节点的试验结果进行验证。结果表明:混凝土中乱向分布的钢纤维可等效为数量相等的水平和垂直配筋;节点受剪承载力随钢纤维体积率、柱端轴压比、核心区配箍率以及核心区垂直配筋在一定范围内的提高有增大趋势;建立的梁柱节点受剪承载力计算模型和方法能较好地分析和预测钢筋钢纤维混凝土梁柱节点的受剪承载力。

一种无腹筋混凝土梁受剪承载力计算的新方法

为了提高无腹筋混凝土梁特别是大尺寸、低纵筋率的无腹筋梁的受剪承载力预测精度,提出了一种无腹筋混凝土梁受剪承载力计算的新方法.首先,假定剪力主要由无腹筋梁的混凝土受压区承担,并根据其破坏模式将混凝土受压区细分为剪压区和斜拉区2个部分;其次,通过分析剪压区和斜拉区的破坏机理,建立抗剪贡献的计算公式;然后,通过合理简化和理论推导,确定受压区高度、剪压区高度等主要参数的取值;最后,在考虑尺寸效应的基础上,建立无腹筋混凝土浅梁的受剪承载力解析公式,该公式具有明确的物理涵义,能够反映混凝土强度、纵筋率、剪跨比以及尺寸效应等主要因素的影响.试验结果表明,相比于现行主要规范公式,所提公式的预测精度和预测稳定性均有明显提高.

FRP抗震加固混凝土梁柱节点的受剪承载力分析

通过采用SGFRP、HFRP加固的四个混凝土梁柱节点在低周反复荷载作用下的抗震性能对比试验研究,提出了FRP加固节点受剪承载力的计算公式,并基于分析给出了相关计算参数的工程设计建议取值,并对加固方式、纤维品种、纤维粘贴角度等主要因素对节点抗剪承载能力的影响机理进行了分析,结果表明:在节点核心区和梁柱端头粘贴纤维可以有效的提高节点的受剪承载能力;加固方式直接影响节点受剪承载能力的大小。

玄武岩纤维布加固钢筋混凝土梁受弯受剪承载力计算分析

基于现行混凝土结构加固设计规范关于粘贴纤维增强复合材料加固法的计算理论,分别对玄武岩纤维布和碳纤维布加固钢筋混凝土梁的正截面受弯承载力、斜截面受剪承载力进行计算分析,以探讨玄武岩纤维布对钢筋混凝土梁的加固效果。计算结果表明,设计人员可以方便地按现行加固设计规范对玄武岩纤维受弯、受剪加固进行计算。