基于牛顿-拉普森方法的偏压混凝土构件设计

在传统混凝土受压构件设计中,对构件截面受力列平衡方程时会产生一元三次方程,相对受压区高度计算通常采用规范中的简化计算方法,这一方法对受压构件的截面受力平衡方程进行了简化,以便工程师手算求解该平衡方程,从而获得相应的混凝土相对受压区高度和受压钢筋配筋量。随着时代的发展,计算机计算逐渐取代手算方法,成为结构工程的主要分析手段。在程序算法领域,传统手算的近似解、经验解也可以通过程序算法的改进获取精确解。因此,文章介绍了牛顿-拉普森方法在混凝土偏心受压构件计算中的应用,以供参考。

钢管混凝土柱偏压承载力新公式

为了研究钢管混凝土柱偏压承载力计算公式,在对比钢筋混凝土柱和钢管混凝土柱的基础上,分析了二者的组成特点,并通过类比理论研究相对比较成熟的钢筋混凝土柱的偏压计算公式.采用平截面假定,通过静力平衡条件、几何变形条件和物理条件,根据钢管混凝土柱偏压受力特点,从理论上推导了钢管混凝土柱的大、小偏压承载力计算公式,为钢管混凝土柱偏压承载力计算提供了一种新算法,对钢管混凝土的理论发展及推广应用提供了依据.

钢筋混凝土偏心受压构件截面极限承载力影响因素研究

为获得能简便有效地提高钢筋混凝土偏心受压构件截面极限承载力的调整方法,通过对一个矩形截面对称配筋偏心受压柱截面极限承载力进行数值计算,分析了截面高度、截面宽度及纵向钢筋面积等因素对钢筋混凝土偏心受压构件截面极限承载力的影响规律。结果表明:就提高构件的截面极限承载力而言,不论构件属于大偏心受压还是小偏心受压,增大截面高度的效果最显著;当构件属于大偏心受压时,增大纵向钢筋面积比增大截面宽度更有效;当构件属于小偏心受压时,增大截面宽度比增大纵向钢筋面积更有效。基于以上研究成果对各种设计调整方案的适用条件进行了讨论,供相关设计人员参考。

混凝土受压构件的力学行为及设计计算

受压构件是混凝土结构课程的主要内容之一,包括轴心受压构件和偏心受压构件.通过轴心受压构件的学习,主要让学习者加深对钢筋与混凝土共同受力时的力学行为的认识;而偏心受压构件的受力状态较复杂,特别是小偏心受压学习起来有一定难度.而一般教材中对有些问题的认识存在偏颇,有些问题没有交代清楚.主要针对轴心受压构件的应力重分布、大小偏心受压的判别条件及其应用、小偏心受压的不同受力状态及其计算方法等问题作了一些较深入的探讨,以期与同行交流,同时希望对"混凝土结构"的学习有所帮助.

考虑大挠度效应及初偏心的压杆稳定性分析

基于大挠度理论,考虑初始偏心的影响,通过积分变换及椭圆积分展开式推导得到压力与初始偏心之间公式.并应用所推导公式求算初始偏心0.01的临界压力比,同时与理想压杆临界压力作对比,得出在实际工程压杆稳定分析中需要考虑大挠度效应及初始偏心.

弦截法在对称配筋小偏心受压构件截面设计中应用

用弦截法(割线法)计算钢筋混凝土对称配筋小偏心受压构件的截面配筋,计算简便有效,相对误差小,精度高,具有超线性的收敛性,可供工程设计人员参考。

N_u—M_u曲线中菱形区概念在矩形混凝土柱大小偏压判别中的应用

GB50010-2002《混凝土结构设计规范》对广泛应用的矩形截面柱,规定了其非对称配筋和对称配筋的基本计算方法,相关文献[2-5]在大小偏心受压的判别、配筋率控制、平面外轴心承载力验算等方面虽有描述,但对大小偏压的判别以及配筋验算中各类状况的反映不甚直观,物理意义不很明确,并存在分析类型不全面并可能形成错误的认识。矩形截面柱的Nu—Mu曲线及其内部的特定菱形区域,可将大小偏压的概念理解和配筋验算的各类情况做直观的物理解释,在最小界限偏心距进行大小偏心的初判后,能很好地指导配筋验算过程中的各个环节,有利于编程分析的逻辑实现,达到合理经济的配筋方案。

桥梁工程中小偏心受压构件相对受压区高度的精确计算方法

通过对JTG D62-2004《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中小偏心受压构件相对受压区高度计算方法的分析,认为运用现规范方法计算出的小偏心受压构件相对受压区高度在很多的情况下均与实际的小偏心受压构件相对受压区高度有较大的误差,这种误差将导致小偏心受压构件的配筋结果偏大或偏小.提出了一种简便的小偏心受压构件相对受压区高度的较精确计算方法,以期能使小偏心受压构件的配筋设计经济合理.

局部损伤偏心受压钢构件FRP加固后的大挠度屈曲分析

为了解决具有多区域局部损伤偏心受压钢构件FRP(纤维增强复合材料)加固后整体弯曲刚度的评价和大挠度屈曲分析计算缺乏实用方法的问题,考虑任意多区域局部损伤以及FRP对钢压杆整体弯曲刚度的贡献,采用能量方法推导损伤钢压杆FRP加固后的整体等效弯曲刚度.基于大挠度理论,研究局部损伤偏心受压钢构件FRP加固后的变形特性,推导了杆件屈曲后的杆端转角、挠度与荷载之间的函数表达式,并对影响抗屈曲性能的主要参数(如损伤位置、FRP厚度及偏心距等)进行参数分析.结果表明:损伤位置、FRP厚度及偏心距对钢压杆的抗屈曲性能影响明显,FRP抗屈曲加固方法可以显著提高局部损伤偏心受压钢构件的抗屈曲能力.

对称配筋小偏心受压构件的截面设计

对小偏心受压构件在对称配筋情况下的截面配筋计算,提出用最佳一次逼近多项式简化基本公式,直接按二次方程求解ξ的近似方法,具有精度高,相对误差小,计算方便等优点,可供工程设计人员参考。

偏心受压构件大小偏心不确定性的研究

现行《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(简称《规范》)的偏心受压构件计算公式中,受拉钢筋的应力是不连续的,这对偏心受压构件的受压区高度、大小偏心判别及构件的承载力会有一定的影响。首先,从理论上对大小偏心受压公式进行了分析,研究了一元三次方程解的唯一性和大、小不同偏心假设下构件受压区高度的分布情况;然后,用C30+HRB335、C50+HRB335及C30+HRB400这3组材料组合的具体算例,对比研究了偏心受压构件承载力所受到的影响。结果表明:一元三次方程的3个解中,只有1个解位于(0,+∞)上;先假设为大偏心的情况下,受压区高度的分布存在空白区间;先假设为小偏心的情况下,存在空白区间和误判区间,大小偏心判别不会发生不确定性现象;针对同一偏心受压构件,在不同的偏心假设下,承载力在临界偏心距处均存在误差,且先假设为大偏心时的误差小于先假设为小偏心时的误差,误差与材料强度呈正相关。研究结论可对《规范》偏心受压公式的修改提供参考。

锈蚀钢筋混凝土大偏心受压柱的数值模拟

基于锈蚀钢筋混凝土偏心受压构件承载力试验研究结果,运用ANSYS有限元分析软件,对锈蚀钢筋混凝土大偏心构件进行分析,通过温度场模拟钢筋锈蚀作用,得到锈蚀构件破坏特征及承载力随锈蚀程度的变化规律。经对比试验结果,该有限元模型数值计算与试验结果能较好吻合,温度场模拟钢筋锈蚀较理想。对不同直径钢筋影响受压柱承载力和裂缝分布规律进一步分析,结果表明:同等条件下,随着钢筋直径增加,钢筋锈胀力减小,裂缝开裂分布区域发生变化。

中高层生态复合墙体正截面压弯承载力分析

为了提高墙体的水平承载力和改善其抗震性能,将传统生态复合墙结构与混凝土竖向约束构件有机结合提出中高层生态复合墙混合结构体系。根据中高层生态复合墙体实际压弯状态下的受力特性及墙体的特殊构造形式,提出墙体合理的简化计算模型;基于平截面假定,结合材料本构模型及几何关系,建立中高层生态复合墙体正截面压弯承载力计算的等效矩形应力图形,推导墙体正截面压弯承载力实用计算公式,并对前期试验墙体进行极限承载力分析。理论和试验表明:该公式概念明确、计算简单,可用于指导中高层生态复合墙体混凝土竖向约束构件的配筋。

应力滞后效应对外粘型钢加固大偏心受压钢筋混凝土构件承载能力影响的研究

外粘型钢加固法适用于需要大幅度提高截面承载能力和抗震能力的钢筋混凝土柱的加固。以《混凝土结构设计规范》第6.2节关于正截面承载力计算的一般规定为依据,推导出外粘型钢加固大偏压柱的力—力矩平衡方程。对典型工况的偏压柱进行加固前后的应力状态分析和承载力计算,并将计算结果与采用《混凝土结构加固设计规范》公式计算得到的结果进行对比分析。发现规范公式在大多数情况下是充分安全的,对于加固前轴压比较大、偏心距较大的一些特殊情况,采用规范公式进行截面加固设计时安全富裕不足,且规范中并未考虑角钢强度的影响,建议在实际工程设计和规范修改时以考虑。

关于钢筋混凝土小偏心受压构件的配筋计算

混凝土结构设计规范ＧＢＪ１０—８９中关于钢筋混凝土小偏心受压构件的配筋计算具有一定的特点，已有相当数量的文章对此做了分析和讨论，本文进行了综合和述评，并提出了若干建议。

钢筋混凝土Ⅰ形截面偏压构件的设计判别

首先判别在外力作用下截面是否至承载力极限状态，其次判别属于大偏压或小偏压的承载力极限状态。在分析研究的基础上，提出了简易判别准则。

矩形截面小偏压构件非对称配筋计算的实用方法

根据平截面假定和小偏心受压构件的基本公式,通过对矩形截面非对称配筋承载力的分析计算,给出了ξ与m,n的关系以及计算ξ的线性内插公式。计算表明,方法计算简便,精度高,可供工程设计参考。

矩形截面偏心受压构件对称配筋设计判别大小偏心时分歧的探讨研究

针对当前矩形截面偏心受压构件对称配筋设计时,对于如何判断大小偏心两种方法中出现的分歧,运用具体算例、判别条件的数值解法和判别条件的图解法进行了较为详细的分析研究。结果表明,按照ei和0.3h0间的关系来判别大小偏心时,必须附加截面相对受压区高度ξ和界限受压区高度ξb间的关系,否则就可能会出现误判,且这种误判主要集中于荷载较小时的情况;而按照直接用截面相对受压区高度ξ和界限受压区高度ξb间的关系判别大小偏心时,却不会出现误判。因此实际矩形截面偏心受压构件对称配筋设计时,可直接用截面相对受压区高度ξ和界限受压区高度ξb间的关系判别大小偏心。

机制砂再生粗骨料混凝土配筋柱偏心受压承载力的计算方法

介绍了机制砂再生粗骨料混凝土配筋柱的小偏心和大偏心受压承载力试验成果,分析了长细比和初始偏心距分别对配筋柱正截面应变分布、混凝土和钢筋应变、侧向挠度、破坏形态、极限承载力等的影响规律.通过与现行规范相应计算公式的计算结果对比,基于混凝土材料性能与结构受力的相关机理,系统分析了机制砂再生粗骨料混凝土配筋柱偏心受压承载力的主控因素,并对偏心受压承载力的计算提出了建议.

大偏心受压构件受压钢筋不屈服时的截面设计探讨与教学

大偏心受压构件正截面承载力计算是混凝土结构课程的重要教学内容。当学生进行大偏心受压构件正截面承载力计算时,可能会遇到受压钢筋达不到屈服强度的情况。此时如何进行结构计算是学生学习这部分内容的一个难题。通过算例分析,对比了受压钢筋达不到屈服强度时的两种计算方法。在此基础上,对如何讲授这部分教学内容进行了讨论。