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.

锈蚀钢筋混凝土梁抗剪承载力计算的概率模型

该文针对锈蚀钢筋混凝土(RC)梁抗剪承载力计算的传统确定性模型所存在的缺陷,研究建立了锈蚀RC梁抗剪承载力计算的概率模型。首先综合考虑钢筋锈蚀对箍筋屈服强度、配筋率、配箍率、临界斜裂缝倾角、梁有效抗剪截面积等重要因素的影响,结合修正压力场理论和考虑剪跨比影响的临界斜裂缝倾角模型,建立了锈蚀RC梁抗剪承载力计算的确定性模型;然后综合考虑客观不确定性和主观不确定性的影响,结合贝叶斯理论和马尔科夫链蒙特卡洛(MCMC)法,建立了锈蚀RC梁抗剪承载力计算的概率模型;最后通过与试验数据和传统确定性抗剪承载力计算模型的对比分析,验证了该概率模型的有效性和适用性。分析结果表明,所建立的概率模型不仅可以合理描述锈蚀RC梁抗剪承载力的概率分布特性,而且可以校准传统确定性抗剪承载力模型的计算精度和置信水平,具有良好的有效性和适用性。

基于塑性理论的钢筋混凝土板冲切开裂滑移模型

在塑性理论的基础上引入新的概念,认为斜截面形成塑性屈服面的同时在该斜截面上开裂发生滑移才会引发节点冲切破坏.通过假设的斜截面上的应力分布,推导求出了圆板径向的斜截面开裂荷载;另一方面,采用抛物线型的Mohr-Coulomb可以得到塑性极限荷载.基于此破坏机理,得到集中力加载和均布荷载加载下板柱节点抗冲切承载力的求解方法,并根据试验结果对相关参数进行修正,经检验计算结果与试验结果吻合良好,同时根据计算结果对公式进行了简化,可应用于工程实践.此模型也合理地解释了板柱节点在集中力作用下冲切锥的角度大于均布荷载作用下板柱节点冲切锥角度的现象.

FRP筋混凝土板冲切承载力计算方法

基于临界剪切裂缝理论,提出FRP筋混凝土板冲切承载力的计算方法.该方法考虑拉伸刚化效应的混凝土拉伸应力-应变关系,利用截面分析法确定FRP筋受弯构件的弯矩-曲率关系.根据混凝土板的变形假定、弯矩-曲率关系以及板的平衡方程,确定FRP筋混凝土板的需求曲线.收集文献中试验数据对该计算方法进行验证,并将其与其他计算模型进行比较分析.参数分析结果表明:随着混凝土强度与柱头尺寸的增加,FRP筋板承载力名义应力相应降低,混凝土板的延性呈现增长趋势;随着配筋率与厚度的增加,板冲切承载力的名义应力增大,配筋率与厚度的增加会导致板延性降低,因此在设计中应充分考虑板厚与配筋率对FRP筋混凝土板延性的影响.

钢筋混凝土梁抗剪承载力计算的概率模型

传统的钢筋混凝土(RC)梁抗剪承载力模型属于确定性模型,难以有效考虑几何尺寸、材料特性、边界约束条件等因素存在的客观(物理)不确定性和在模型推导过程中存在的主观(模型)不确定性的影响,导致计算结果的离散性较大,计算精度和适用性有限。鉴于此,该文首先结合修正压力场理论和考虑剪跨比影响的临界斜裂缝倾角模型,建立了RC梁的确定性抗剪承载力模型;然后综合考虑主观不确定性和客观不确定性因素的影响,结合贝叶斯理论和马尔科夫链蒙特卡洛法(MCMC),建立了RC梁抗剪承载力计算的概率模型;最后通过与试验数据和传统确定性计算模型的对比分析,验证了该模型的有效性和适用性。分析结果表明,所建立的概率模型不仅可以合理地描述RC梁抗剪承载力的概率分布特性,而且可以校准传统确定性计算模型的计算精度和置信水平,还可以根据预定的置信水平确定RC梁抗剪承载力的概率特征值,具有良好的计算精度和适用性。

锈蚀钢筋混凝土梁的抗剪承载力分析模型

锈蚀钢筋混凝土梁的传统抗剪承载力模型大多属于经验模型,考虑的影响因素不全面且缺乏严密的理论推导,导致计算精度有限。基于修正压力场理论,建立了可以综合考虑钢筋锈蚀对临界斜裂缝倾角、梁有效抗剪截面积、配筋率、配箍率等关键因素影响的锈蚀钢筋混凝土梁的抗剪承载力模型,通过与85组试验数据和现有模型的对比分析,验证了模型的适用性和计算精度。结果表明,该模型具有严密的理论基础,考虑的影响因素全面,计算精度较高、离散性较小。

无抗冲切钢筋的RC板柱节点受冲切承载力计算

为更精确地预测无抗冲切钢筋的钢筋混凝土(RC)板柱节点受冲切承载力,结合梁剪压破坏机理和修正压力场理论(MCFT),提出一种新的板柱受冲切承载力计算方法。首先,假定无抗冲切钢筋的RC板柱节点冲切荷载由上部剪压区混凝土提供的受剪承载力、斜拉区及受拉区中的骨料咬合力和钢筋的销栓作用共同承担;其次,分析剪压区和斜拉区及受拉区的不同受力状态,分别建立剪压区抗剪承载力计算式和斜拉区及受拉区抗剪承载力计算式;然后,通过统计分析和理论推导得到临界斜裂缝倾角、剪压区高度和受压区高度的计算公式;最后将两部分的抗冲切承载力贡献叠加,建立无抗冲切钢筋的RC板柱节点的受冲切承载力计算方法。使用该计算方法对文献中54个板柱节点试验结果进行验算,计算结果与试验值吻合较好,且变异系数较小。该计算方法可用于无抗冲切钢筋的RC板柱节点的冲切承载力的计算。

基于临界剪切裂缝理论的钢筋混凝土板冲切破坏准则及验证

各国规范针对板柱节点抗冲切计算时采用的力学模型不尽相同,导致各国关于冲切承载力计算公式并不统一。瑞士混凝土结构规范SIA 262以及规范MC 2010针对冲切承载力所应用的物理模型为临界剪切裂缝理论,经大量试验验证临界剪切裂缝理论形式简单且具有较好的精度。鉴于我国对临界剪切裂缝理论研究的匮乏,针对临界剪切裂缝理论发展及原理进行了概述,并深入研究基于临界剪切裂缝下的破坏准则及验证分析。将中国规范计算公式与破坏准则进行对比分析,建议我国规范修订时参考基于临界剪切裂缝理论下的破坏准则。

强震荷载下裂缝岩体拉剪破坏机理

崩塌是地震诱发的最严重次生地质灾害之一,但目前有关地震崩塌的力学机理还不清晰。为此,基于天然危岩体的宏观结构特征,从岩石断裂力学的角度入手,对比分析了不同震波模式下裂缝的失稳扩展条件,确立了拉剪破坏的危岩失稳机制;继而以能量法为手段,研究了震波能量在危岩体中的输入和耗散机制,解析拉剪条件下裂缝的扩展方向和危岩失稳机理,给出裂缝扩展的加速度临界值ac和扩展量的计算方法;最后,通过具体算例验证了模型的合理性;结果显示,震时危岩体的失稳是裂缝在拉剪震波作用下沿震波入射垂直方向间断扩展累积的结果。