粘钢法加固RC梁受扭承载力的计算方法与数值分析

粘钢法是一种常用的加固方法,规范中明确规定了粘钢法加固钢筋混凝土梁(RC梁)的受弯与受剪承载力公式,但对受扭承载力公式并未涉及。为了研究粘钢加固RC梁受扭承载力的计算方法,首先借助剪力流理论与变角度空间桁架模型(VASTM),分别推导出RC梁与粘钢法加固RC梁受扭承载力的计算公式。然后探讨了加固前后RC梁配筋强度比ζ与ζ′的变化情况,在此基础上进一步提供了加固工程算例。最后借助ANSYS软件建立了两种不同方案的粘钢法加固模型,研究了其在扭矩作用下的动力响应与破坏形态。研究结果表明,粘钢法加固受扭RC梁加固前后配筋强度比ζ与ζ′变化很小,钢板厚度为1 mm时其受扭承载力提高约89%;扭矩较小时可采用在RC梁两端粘贴钢板进行加固;扭矩较大时出现梁柱节点先于构件破坏的情况,应将钢板粘贴区域扩大至梁柱节点,但此时不再符合VASTM。

钢筋混凝土构件受扭承载力对比分析

对中国、美国和欧洲规范中钢筋混凝土纯扭构件的受扭承载力和最小配筋率要求进行了对比,并基于各国钢筋混凝土纯扭构件受扭承载力的试验结果对受扭承载力进行可靠度分析,最后对各规范中弯剪扭共同作用下的钢筋混凝土构件的配筋计算方法、最小配箍率和截面限制条件进行了研究。结果表明:对于纯扭构件,中国规范的受扭承载力由钢筋和混凝土受扭2个部分组成,美国和欧洲规范仅考虑钢筋受扭;对于纯扭构件的最小配箍率,美国规范最大,中国规范最小,欧洲规范居中;对于纯扭构件受扭时的可靠指标,在恒荷载与活荷载组合情况下,按中国规范计算的最大,欧洲规范居中,美国规范最小;在恒荷载与风荷载组合情况下,中国、美国和欧洲规范较为接近;对于弯剪扭共同作用下的钢筋混凝土构件,按美国和欧洲规范计算配筋要比中国规范保守,中国、美国和欧洲规范的剪扭相关曲线均接近1/4圆,中国和欧洲规范中的剪扭构件最小配箍率较为接近,大于美国规范。

中欧混凝土结构设计规范有关受扭承载力计算的比较

欧洲规范在国际工程建设领域应用较多,通过对《水工混凝土结构设计规范》(DL/T5057—2009)和《混凝土结构设计》(EN1992—1—1)有关构件受扭承载力计算进行比较研究,并结合吊车梁计算实例,分析中欧规范在混凝土受扭构件结构计算中的差异。结果表明采用欧洲规范进行受扭构件结构计算的安全度要高于中国规范,计算所需钢筋截面面积也更大。

CFRP加固RC柱在复合受力下抗扭性能的有限元分析

采用碳纤维布纵向和环向缠绕加固压弯剪单调扭矩作用下承载力不足的钢筋混凝土柱,在轴向力存在的情况下,完成11根碳纤维加固柱的有限元模型非线性分析,包括非加固柱和加固柱的碳纤维的粘贴层数、粘贴位置和方向等作为分析参数,研究试件破坏形态,测定试件的受扭承载力以及钢筋、混凝土和碳纤维的应变变化,分析碳纤维加固后钢筋混凝土柱的受扭破坏机理。

碳纤维布加固柱在地震力作用下抗扭性能的试验研究

本文对6根碳纤维布加固钢筋混凝土短柱的抗扭性能进行了试验研究,探讨了轴压比、碳纤维布粘贴层数、配箍率及加载顺序等对碳纤维布加固钢筋混凝土短柱的破坏机理和受力性能的影响。试验结果表明,碳纤维布加固的钢筋混凝土短柱具有很好的延性,能有效地提高柱的承载能力和抵抗变形的能力,使混凝土柱的抗震性能得到改善。

中美规范钢筋混凝土构件剪扭承载力计算公式对比

针对钢筋混凝土剪扭构件,从承载力计算公式、计算结果等方面,对我国《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)和美国ACI318M-11规范进行分析对比,并对截面限制条件和箍筋最小配筋率进行比较。美国规范受剪扭承载力计算公式统一、简明,计算值与我国规范计算下限值接近,安全储备高于我国规范。我国规范剪扭承载力计算较为繁琐,有必要进一步简化和完善。

压弯扭复合荷载作用下钢管约束钢筋混凝土柱的承载力及弯扭相关关系研究

以4个钢管约束钢筋混凝土柱(STRC)在弯扭和压弯扭复合荷载作用下的试验研究为基础,采用有限元软件ABAQUS建立了钢管约束钢筋混凝土柱的有限元模型,分别模拟试件在弯扭以及压弯扭复合荷载作用下的破坏模式和承载能力,与试验结果进行对比,验证了有限元模型的正确性。通过有限元模型参数化分析,研究钢管强度、钢管厚度、截面尺寸、混凝土强度、纵筋直径与屈服强度、箍筋直径与屈服强度以及轴力等因素对复合荷载作用下承载力的影响。研究结果表明,钢管厚度、截面尺寸、纵筋的直径与屈服强度以及轴压力是影响复合荷载作用下承载力的主要因素。当圆形截面STRC柱的轴压力达到0.3N_u(N_u为柱轴压承载力)或方形截面STRC柱的轴压力达到0.5N_u时,柱的承载力达到最大。在不同因素的影响下,相同荷载作用下钢管约束钢筋混凝土柱的受弯承载力和受扭承载力之间的相关关系基本一致。

圆CFRP-钢管混凝土扭转性能试验研究

进行了16个圆CFRP-钢管混凝土的扭转性能试验研究。试验结果表明,对于仅有纵向CFRP的试件,破坏属于纵向CFRP与钢管的黏结破坏;对于有环向CFRP的试件,破坏属于强度破坏。给出有环向CFRP的圆CFRP-钢管混凝土典型的扭矩-转角曲线,该曲线可分为三个阶段:弹性段、增强段和陡降段,最后,该曲线归于相应的圆钢管混凝土的扭矩-转角曲线。对试验结果的分析表明,在受扭极限承载力之前,试件基本符合平截面假定,钢管和CFRP筒可以协同工作。环向CFRP和纵向CFRP对试件的受扭极限承载力均有一定程度的提高。最后,确定了圆CFRP-钢管混凝土受扭极限承载力指标,并给出受扭极限承载力的表达式,计算结果与试验结果吻合良好。

钢筋混凝土双向偏压剪构件在反复扭矩作用下受扭性能试验研究

通过对8根柱模型的试验，以轴压比和相对偏心距为主要研究参数，对承受双向偏压剪作用的构件在反复扭矩作用下的破坏机理、承载能力、变形性能、滞回性能等进行了分析，提出了双向偏压剪及反复扭矩作用下的开裂扭矩和极限受扭承载力计算公式。

基于非线性规划法的单桩受扭研究

为获得扭矩作用下基桩内力及扭转变形,假定桩为弹性梁,采用非线性土弹簧模拟桩土间的相互作用,建立了单桩受扭的简化计算模型。通过将桩身离散成若干单元,计算得到桩土体系的总能量计算式,考虑桩身力平衡和扭转位移连续条件,基于最小势能原理,建立了用于受扭单桩变形计算的非线性规划模型,并采用最优化计算方法求解该计算模型,获得了单桩的扭转变形。通过在双层地基模型中的受扭计算分析,验证了该方法在层状地基中的适用性。结果表明:桩的抗扭刚度约与桩周土剪切模量的0.5次方成正比例关系;其次,顶层土的剪切模量对桩身的抗扭性能影响较大,通过提高这部分地基土的剪切模量来提升桩的抗扭能力,是实际工程可以采取的经济且有效的手段。基于一模型试验,用MATLAB编制了计算程序,完成了影响因素分析。结果表明:在相同的扭转荷载下,增大桩身剪切模量G_P和桩径d,桩头的扭转角减小,但提高G_P并不能有效提高桩土体系在扭矩作用下的极限承载力;而桩径d越大,桩土体系所能承受的极限扭矩越大,且极限扭矩值的变化率约与桩径的变化率的平方成比例关系;此外,受扭桩的极限承载力的大小与桩侧土极限剪应力B成正比例关系。

《混凝土结构设计规范》修订简介(七)——混凝土结构的承载能力极限状态计算

阐述了《混凝土结构设计规范》(GB50010—2010)修订中承载能力极限状态计算的相关问题,主要包括受压构件二阶效应(P-δ)的规定;受剪承载力、受冲切承载力计算公式的调整;补充了复合受力构件承载力及应力设计的相关规定。

高温后泡沫铝填充镀锌钢管扭转性能研究

通过对高温前后泡沫铝填充镀锌钢管进行扭转试验,分析温度、泡沫铝孔隙率、含钢率等参数对泡沫铝镀锌钢管扭转性能的影响。试验结果表明,高温前、后泡沫铝填充镀锌钢管的扭矩-扭转角曲线相似,可以分为弹性扭转阶段、屈服平台阶段、下降阶段和强化阶段四个阶段;泡沫铝填充镀锌钢管扭转承载能力随孔隙率增大而减小,随含钢量、长细比增大而增大;高温后,镀锌钢管的扭转承载能力下降明显。将高温前后泡沫铝填充镀锌钢管的承载力与理论公式进行比较,两者吻合较好。通过求解高温下强度折减系数,发现其值要高于英国BS 5950-1:2000、澳大利亚AS 4100-1998和中国CECS 200:2006规范的推荐值。

超限结构工程若干专项问题的简化分析方法

针对超限结构工程分析过程中常遇到的弱连接楼板抗剪承载力、偏心竖向荷载下转换梁受扭承载力、集中力作用下连梁抗剪承载力和跃层柱稳定性等问题,从基本概念出发,利用力学原理公式进行简单推导和偏于安全的简化,提出解决上述问题的偏于安全的简化计算方法。并通过具体算例验证本推荐方法的可行性和可靠性,为解决超限结构工程中遇到的类似问题提供了可参考的方法。