配置抗冲切钢筋的RC板柱节点受冲切承载力计算

为计算配有常用抗冲切钢筋(箍筋和栓钉)的钢筋混凝土(RC)板柱节点的受冲切承载力,结合梁斜拉破坏机理和修正压力场理论(MCFT)提出一种配有抗冲切钢筋的RC板柱节点的受冲切承载计算方法.首先根据MCFT推导出配有抗冲切钢筋的RC板柱节点的临界斜裂缝倾角计算式;然后,假定冲切破坏时临界截面周长范围内的抗冲切钢筋达到屈服强度,将临界斜裂缝倾角代入MCFT推导出板柱节点的受冲切承载力计算方法;最后,使用该方法和美国规范(ACI 318-19)方法计算62个配有抗冲切钢筋的RC板柱节点试验的冲切承载力,并分析了混凝土强度、板有效厚度、柱截面边长、抗弯钢筋配筋率及抗冲切钢筋配筋率对节点抗冲切承载力的影响.结果表明:由MCFT推导出的节点受冲切承载力计算值与试验值吻合较好,均值为0.96,变异系数为0.20;节点的冲切承载力与上述影响因素呈非线性正相关.该方法可用于配有抗冲切钢筋的RC板柱节点的受冲切承载力计算.

基于MCFT理论的钢纤维混凝土梁的截面分析

根据钢纤维混凝土的特性,对MCFT理论的裂后混凝土平均主应力-平均主应变关系进行了修正。在Vecchio和Collins对钢筋混凝土板在纯剪作用下截面分析的基础上,叠加了弯矩的作用,建立了钢纤维混凝土梁在弯剪复合作用下的截面分析模型。利用作者以及其他研究者的试验对该模型进行了验证,结果表明计算得到的钢纤维混凝土梁的剪力-箍筋应变曲线和极限荷载与实测结果吻合良好。该文还利用该模型对钢纤维和箍筋对梁抗剪性能的影响效率进行了比较。

基于MCFT的钢筋增强ECC梁受剪承载力计算方法

基于修正斜压场理论(MCFT)和ECC的材料特性,建立了适用于计算RECC梁受剪承载力的修正MCFT方法.该方法将开裂后的ECC看作一种连续材料,对ECC构件斜向开裂后的平均主应力-应变关系和局部应力平衡方程进行了修正,考虑了拉压双轴受力下的软化本构关系以及裂缝间ECC的纤维桥接作用.建立了40根RECC梁和6个RECC板的剪切试验数据库,对提出的RECC梁受剪承载力修正MCFT方法进行了验证,结果表明该方法具有较高的计算精度.通过合理简化,推导了斜压杆角度和主拉应变的显示计算公式,进而提出了有腹筋RECC梁受剪承载力的简化计算方法,该方法无需迭代计算.利用数据库对该简化方法进行评估,试验强度与计算强度比值的均值及变异系数分别为1. 05和0. 197,表明其预测精度良好.

基于显式MCFT的钢筋混凝土梁受剪承载力计算方法研究

受剪承载力计算是钢筋混凝土结构中最基本的理论和工程设计问题,但由于其机理复杂、影响因素众多,目前仍没有一种被普遍接受的抗剪理论和计算方法。基于修正斜压场理论(MCFT),考虑了斜裂缝之间混凝土拉应力对受剪承载力的影响,通过合理简化,得到混凝土斜压杆角度的显式计算公式。考虑了斜向开裂后混凝土斜压杆在拉压双轴受力状态下的本构关系,编制了有腹筋钢筋混凝土梁受剪承载力的计算程序。最后推导了有腹筋钢筋混凝土梁受剪承载力的简化计算公式,相比MCFT,无需查表或迭代计算。建立了209根钢筋混凝土矩形梁的剪切试验数据库,采用统计特征值法和影响因素分析法,对提出的显式MCFT、GB 50010—2010、JTG D62—2004、ACI318-08和CSA-04规范中的抗剪计算方法进行评估,结果表明显式MCFT的计算精度较高。

钢筋混凝土桥墩弯剪数值分析模型

基于修正的压力场理论MCFT(The Modified Compression Field Theory)和纤维单元模型建立了钢筋混凝土桥墩的弯剪数值分析模型,以MCFT理论确定桥墩的剪切力-剪切位移关系,并与考虑桥墩弯曲变形的纤维单元模型组合,共同考虑桥墩的弯-剪-轴力耦合作用。通过与六个弯剪破坏控制的圆形截面钢筋混凝土桥墩拟静力试验结果的对比,对分析模型进行了验证。主要认识结论为基于MCFT理论可准确地计算弯剪破坏桥墩的屈服荷载、极限荷载和弹性阶段剪切刚度,剪切开裂是引起钢筋混凝土构件剪切力-剪切位移关系刚度突变的主要因素,而弯曲开裂与纵筋屈服对刚度的影响较小;分析模型对弯剪破坏桥墩的滞回曲线、弯曲与剪切变形成分均进行了较为准确的模拟分析。

考虑剪切变形的RC薄壁空心墩滞回分析模型

建立了考虑弹塑性剪切变形的钢筋混凝土薄壁空心墩抗震滞回分析模型,模型中以修正的压力场理论(modified compression field theory,MCFT)计算空心墩的剪切变形,并通过Ozcebe建议的滞回规则描述剪切滞回关系,以纤维单元模型模拟空心墩的弯曲变形,两者通过串联模型共同模拟试件在地震条件下的弯剪作用.利用建立的数值模型对1个矩形和3个圆形薄壁空心墩试件的滞回曲线进行了模拟分析.结果表明,不考虑剪切变形的纤维单元模型模拟的滞回曲线与试验结果有较大的误差,难以准确模拟滞回曲线的捏拢效应和耗能能力,并可能高估薄壁墩的刚度和残余位移,而建议的模型很好地模拟了薄壁墩的滞回性能.

钢筋混凝土柱荷载-变形计算的理论模型

为得到轴向荷载及水平荷载作用下钢筋混凝土柱的荷载-变形曲线,利用简化的修正压力场理论描述剪切特性以及符合平截面假定的弯曲理论描述弯曲特性,并认为柱端产生的总水平变形主要由弯曲变形、剪切变形和钢筋滑移引起的变形组成,提出了一种分析轴向荷载及水平荷载作用下钢筋混凝土柱荷载-变形的新方法,它可模拟钢筋混凝土柱弯曲破坏、弯剪破坏和剪切破坏的过程;最后将荷载-变形计算结果与15根矩形柱的低周反复荷载试验结果进行了对比分析。研究结果表明:按本文方法计算的荷载-变形计算结果与滞回曲线的外包线基本一致,可用于轴向荷载和水平荷载作用下钢筋混凝土柱的荷载-变形性能分析。

锈蚀钢筋混凝土柱的强度-变形分析模型

对锈蚀钢筋混凝土柱的抗震性能进行了试验研究,分析锈蚀试件的破坏过程和破坏特点,重点研究了柱纵筋锈蚀率和轴压比对锈蚀钢筋混凝土柱受力性能的影响。在试验研究基础上,对反复荷载作用下钢筋混凝土柱的分析模型进行修正,建立了锈蚀钢筋混凝土柱的压-剪-弯交互作用分析模型,应用改进斜压场理论、传统截面分析法对锈蚀钢筋混凝土柱的受剪机理、受弯机理进行分析,通过锈蚀压弯构件轴向应变的变形协调将受弯模型和受剪模型结合,最终计算获得锈蚀钢筋混凝土柱的承载能力和极限变形,并通过12根锈蚀钢筋混凝土柱的试验结果对建议分析模型进行了验证。研究结果表明:锈蚀钢筋混凝土柱承载能力试验值与计算值之比的平均值为1.107,方差0.010,吻合较好;锈蚀试件按建议分析模型计算得到的极限变形与试验数据接近,平均值为0.873,方差0.051。因此,建议模型可分析水平反复荷载作用下锈蚀钢筋混凝土柱的极限变形和承载能力。

考虑弯剪耦合作用的梁桥可靠度评估

在役梁桥的评估需考虑弯剪耦合作用.将抗力与效应由一元随机变量拓展成二元随机变量,引入美国AASHTO规范采用的修正压力场理论,建立弯剪耦合抗力与弯剪复合效应的概率模型,提出了考虑弯剪耦合作用的可靠度评估方法.算例分析表明,对于复合效应中弯矩、剪切分量都较大的截面,其失效机制是弯剪耦合破坏,传统方法计算结果偏不安全,有必要采用考虑弯剪耦合作用的可靠度评估方法.

基于简化修正压力场理论的钢筋混凝土柱荷载-变形分析

基于简化修正压力场理论对钢筋混凝土柱抗剪机理进行了分析,并考虑核心混凝土膨胀对箍筋抗剪承载力贡献的影响,计算了骨料咬合作用及受压区的抗剪承载力贡献,获得受拉区和受压区的抗剪强度,从而建立箍筋屈服后柱构件抗剪强度计算方法;结合传统截面纤维分析法,同时引入弯曲变形、剪切变形及滑移变形3种变形分量,在箍筋屈服前对柱构件进行抗弯分析,最终得出压弯剪作用下钢筋混凝土柱荷载-变形曲线,并与所收集的15个钢筋混凝土柱低周反复试验结果进行了对比。研究结果表明:采用该方法计算的荷载-变形曲线与试验骨架曲线吻合较好,对发生弯曲破坏、弯剪破坏及剪切破坏3种不同破坏类型的钢筋混凝土柱均有较好的分析效果,可用于压弯剪作用下钢筋混凝土柱的荷载-变形分析。

剪切变形对荷载—挠度分析的影响

利用自编的基于修正斜压场理论和割线刚度法的非线性截面分析程序,对多伦多大学所做的一系列集中加载简支梁进行了荷载—挠度曲线分析。将试验曲线与考虑剪切变形的计算曲线、不考虑剪切变形的计算曲线三者进行了对比分析。分析结果表明,对于剪跨比小于5的简支梁,在荷载—挠度分析中,不能忽略剪切变形对挠度的贡献;而对于剪跨比大于7的简支梁,剪切变形对荷载—挠度曲线的影响并不显著,可以忽略其作用而近似当作纯弯考虑。

RC桥墩弯剪破坏判别准则与抗震分析的改进模型

为进一步发展考虑非线性剪切效应的钢筋混凝土(RC)桥墩弯剪数值分析模型,分别基于修正的压力场理论(MCFT)和纤维梁柱单元模型计算了76个RC桥墩至极限荷载阶段时的剪切和弯曲变形,并根据两者之间的比值关系提出了桥墩弯曲-弯剪-剪切破坏模式的判别准则。根据桥墩破坏模式的不同,建立了桥墩弯剪数值分析的改进模型,以合理考虑桥墩弯曲与剪切变形间的耦合关系,并将模拟得到的桥墩滞回曲线与试验结果进行了对比。结果表明:桥墩剪切与弯曲变形的比值0.2和1.5可分别作为弯曲-弯剪-剪切破坏模式的判别标准,改进模型模拟得到的剪切及弯剪破坏RC桥墩滞回曲线与试验结果吻合良好。

基于修正压力场理论的钢纤维自密实混凝土梁受剪性能研究

为研究不同钢纤维掺量和配箍率对自密实钢筋混凝土梁受剪性能的影响,制作16个钢纤维自密实混凝土梁试件,对其进行了四点弯曲试验。根据试验得到荷载-位移曲线和破坏形态,对试件受剪承载力及纤维混凝土构件在剪切变形过程中能量吸收能力、峰值后继续承受荷载的能力、等效受剪强度进行了分析。结果表明:钢纤维的加入可以明显提高混凝土梁的受剪承载力与等效受剪强度。基于修正压力场理论提出了钢纤维混凝土梁的受剪承载力计算式,采用该式对试件的受剪承载力进行预测,并与Rilem TC 162-TDF以及CECS 38:2004建议的纤维混凝土受剪承载力公式进行了对比。计算结果表明,该式计算的受剪承载力与试验结果比值的变异性较小,能较准确地预测纤维混凝土梁的受剪承载力,可用于纤维混凝土梁的受剪分析与设计。

超高性能混凝土梁抗剪承载力计算方法

分别采用极限平衡法、修正压力场理论和塑性理论对超高性能混凝土梁抗剪承载力进行分析.根据超高性能混凝土的力学特性,采用简化的Rankine破坏准则推导了极限平衡法求解超高性能混凝土梁抗剪承载力的相关公式;通过对修正压力场理论的相关方程进行修正,得到了适合计算超高性能混凝土梁抗剪承载力的相关方程;给出了用塑性理论求解超高性能混凝土梁抗剪承载力时塑性系数的取值方法.通过对9根试验梁和其他17根试验梁进行计算,结果表明:极限平衡法、修正压力场理论和塑性理论均能较好地预测超高性能混凝土梁的抗剪承载力,其中修正压力场理论计算结果比较保守,极限平衡法计算结果最接近实测值且变异系数最小.

节点区柱钢管非连续式方钢管混凝土柱-梁节点受剪性能研究

为研究节点区柱钢管非连续式钢管混凝土柱-梁节点的受剪性能,对5个柱-梁中节点试件进行低周反复荷载试验。对节点的破坏形态和骨架曲线进行分析,结果表明随着节点面积增大系数(节点面积/柱面积)和相对配筋系数(节点体积配筋率/梁配筋率)的增大,节点的受剪承载力和延性逐渐改善。基于修正斜压场(MCFT)的基本理论,并对节点的受力边界进行简化,建立该节点在剪、压复合作用下的抗剪承载力计算方法;采用该文的简化方法计算得到的节点峰值剪应力与试验结果进行对比,二者吻合良好。