HRBF500钢筋混凝土梁柱的裂缝宽度及挠度研究

论文摘要

500MPa钢筋混凝土梁柱构件有着较好的承载能力,在我国现行规范《混凝土结构设计规范》（GB50010-2011）中规定其抗拉强度设计值为435MPa,是HRB400钢筋1.2倍。在用钢量相同的情况下,使用500MPa钢筋能够提高构件的承载力。在较高应力的正常使用极限状态作用下,构件应力较高,变形较大,所以在非预应力构件正常使用状态下,构件的裂缝宽度和挠度有可能成为构件设计的主控因素。本文通过对（1）3根500MPa细晶粒钢筋混凝土简支梁及1根HRB335钢筋混凝土简支梁的对比试验（2）6根500MPa细晶粒钢筋混凝土柱试件和1根HRB400钢筋混凝土偏心受压柱的偏压试验,对500MPa细晶粒钢筋混凝土简支梁受弯以及柱偏压状态下的试件裂缝宽度和挠度有了基本的认识。试验研究证实,500MPa细晶粒钢筋混凝土破坏形态、变形及裂缝特点基本与普通的钢筋混凝土构件相同,其失效形式可分为混凝土受压破坏和钢筋受拉破坏两种。500MPa细晶粒钢筋和普通的HRB400级钢筋一样,当作为受力主筋用于受弯构件以及柱子偏压时,其强度能得到充分的利用,其正截面的承载力可以采用现行《混凝土结构设计规范》（GB50010-2011）的相关公式进行计算。论文中对4根受弯简支梁试验分析发现,受弯构件的裂缝宽度和挠度满足现行规范对裂缝和挠度的控制要求。500MPa细晶粒钢筋混凝土的受弯特性和普通的钢筋混凝土也相同,有着较好的受力性能,都可以实现延性破坏。对7根大偏压柱子实验结果进行分析,现行规范关于平均裂缝间距、最大裂缝宽度计算的相关公式能很好的适用于500MPa细晶粒钢筋混凝土大偏心受压构件。论文根据钢筋混凝土结构的基本理论,对500MPa细晶粒钢筋混凝土简支梁以及偏压柱的受力机理进行了分析,对构件受力特性系数αcr的取值进行了比较发现：当按照标准组合进行计算时,偏压柱和简支梁构件受力特性系数取αcr=1.9进行最大裂缝计算时和试验值更相符合并有着良好的安全储备；当取准永久值进行计算时,偏压柱受力特性系数取αcr=1.7、受弯构件取αcr=1.9进行最大裂缝计算时,偏压构件和受弯构件的可靠度基本相同,有足够的安全储备。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 国内外 500MPa高强钢筋现状、发展及缺陷
• 1.1.1 国内关于 500MPa高强钢筋的简介
• 1.1.2 国外 500 MPa级钢筋的运用
• 1.1.3 国内外 500 MPa级钢筋的发展趋势
• 1.1.4 国内外 500 MPa级钢筋的优缺点
• 1.1.5 国内推广 500 MPa级钢筋的关键问题
• 1.2 钢筋混凝土梁柱裂缝的研究
• 1.2.1 钢筋混凝土梁柱裂缝概况
• 1.2.2 钢筋混凝土梁柱裂缝理论
• 1.2.3 钢筋混凝土梁柱裂缝计算方法
• 1.2.4 各国规范的裂缝限值
• 1.2.5 各国规范关于裂缝计算的比较
• 1.3 钢筋混凝土构件挠度计算方法
• 1.3.1 钢筋混凝土构件挠度理论
• 1.3.2 各国规范对构件短期刚度的计算方法
• 1.3.3 各国规范构件长期刚度的计算方法
• 1.3.4 各国规范关于挠度的限值
• 1.4 本课题研究的意义、目的及内容
• 1.4.1 本课题研究的意义
• 1.4.2 本课题研究的目的
• 1.4.3 本课题研究的内容
• 第2章 试验概况
• 2.1 试件的制作与设计
• 2.1.1 试件设计
• 2.1.2 试件制作
• 2.2 试件加载
• 2.3 实验量测内容
• 2.4 实验步骤
• 第3章 试验过程及现象
• 3.1 简支梁的试验概况
• 3.2 偏压柱的试验概况
• 第4章 构件裂缝分析
• 4.1 平截面假定
• 4.2 受弯梁、偏压柱承载力的公式
• 4.2.1 受弯简支梁承载力计算
• 4.2.2 偏压柱承载力计算
• 4.3 受弯梁、偏压柱承载力的分析
• 4.3.1 受弯构件承载力分析
• 4.3.2 偏压柱承载力分析
• 4.4 受弯梁、偏压柱裂缝的计算
• 4.4.1 正常使用状态下试验荷载的确定
• 4.4.2 正常使用状态下平均裂缝间距的计算
• 4.4.3 正常使用状态下最大裂缝宽度的计算
• 4.5 受弯梁、偏压柱裂缝的影响因素
• 4.5.1 钢筋混凝土构件初始裂缝的影响因素
• 4.5.2 钢筋混凝土构件在荷载作用下裂缝的影响因素
• 4.6 各国规范对受弯梁、偏压柱裂缝的计算以及比较
• 4.6.1 美国《建筑荷载对结构混凝土的要求》（ACI318-08）
• 4.6.2 欧洲规范（Eurocode2）
• 4.6.3 各种规范对于裂缝计算的比较
• 第5章 受弯梁的挠度分析
• 5.1 构件挠度的计算方法
• 5.1.1 短期挠度的计算
• 5.1.2 长期挠度的计算
• 5.2 构件挠度的影响因素
• 5.2.1 不考虑剪切变形影响的挠度计算的最小刚度原则
• 5.2.2 规范中解析刚度法确定的刚度计算式对挠度计算的影响
• 5.2.3 构件的构成对变形的影响因素
• 5.3 不同规范对构件挠度的计算及比较
• 5.3.1 美国规范ACI318-08
• 5.3.2 欧洲规范
• 5.3.3 各种规范关于挠度计算的比较
• 第6章 总结
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢