型钢混凝土构件受扭试验研究

论文摘要

为了解型钢混凝土(SRC)构件的受扭性能,进行了4根SRC试件和2根普通钢筋混凝土(RC)对比试件在纯扭矩作用下的试验研究。试件设计以配箍率、配筋率以及型钢含钢率为主要参数,组成4组对比试件。试验采用一端嵌固、一端自由扭转受力模型,单调静力分级加载的试验方法,由2个同步千斤顶在试件自由端的加载横梁上对称施加作用扭矩。叙述并分析了SRC试件和RC试件在受扭全过程中的裂缝开展形态和破坏特征,以及扭转变形规律;通过各组对比试件的测试结果分析和论证了配箍率、配筋率、型钢以及型钢含钢率对试件受扭性能的影响。结果表明:钢筋和型钢对试件的开裂扭矩的提高作用可以忽略不计,可按素混凝土构件计算SRC构件开裂扭矩;型钢大幅度提高了试件的受扭承载能力和后期抗扭刚度,并能显著改善其延性;增大配箍率对SRC试件的受扭承载能力有明显的提高;增大配筋率和型钢含钢率亦能提高SRC试件的受扭承载能力,但效果不如增大配箍率明显。最后还探讨了SRC构件的纯扭开裂扭矩和受扭承载力的计算公式,初步建议不考虑钢筋和型钢的提高作用,按素混凝土构件计算其开裂扭矩;受扭承载力分别由钢筋混凝土抗力项和型钢抗力项组成,通过承载力增大系数1γ来反映型钢与混凝土间的相互作用对受扭承载力的贡献,公式(5. 8)基本能反映SRC构件的受扭承载力,其物理意义较明确,可作为相关规范和进一步研究的参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 型钢混凝土结构（SRC）基本类型和特点
• 1.1.1 型钢混凝土结构的基本类型
• 1.1.2 型钢混凝土结构的特点
• 1.2 SRC 国内外研究现状
• 1.2.1 欧美地区SRC 结构的应用与研究
• 1.2.2 日本SRC 结构的应用与研究
• 1.2.3 我国SRC 结构的应用与研究
• 1.3 SRC 受扭构件的研究现状
• 1.4 本文的研究目的，及主要内容
• 2 试件设计及试验方案
• 2.1 试件设计
• 2.1.1 试件设计
• 2.2 试验加载方案
• 2.2.1 试验加载装置
• 2.3 试验加载制度
• 2.3.1 试验加载程序
• 2.3.2 开裂荷载的判定
• 2.4 试验量测方案
• 2.4.1 量测的主要内容
• 2.4.2 量测方法及测点布置
• 2.4.3 测点布置详图及命名规则
• 2.5 材料性能测试
• 2.6 型钢屈服的判定
• 3 试验现象及数据分析
• 3.1 试件RC1, RC2 的试验现象及数据分析
• 3.1.1 试验过程及现象
• 3.1.2 扭转变形分析
• 3.1.3 钢筋应变分析
• 3.2 试件SRC1，SRC2 的试验现象及数据分析
• 3.2.1 试验过程及现象
• 3.2.2 扭转变形分析
• 3.2.3 钢筋应变分析
• 3.2.4 型钢应变分析
• 3.3 试件SRC3，SRC4 的试验现象及数据分析
• 3.3.1 试验过程及现象
• 3.3.2 扭转变形分析
• 3.3.3 钢筋应变分析
• 3.3.4 型钢应变分析
• 3.4 扭转变形对比分析
• 3.4.1 RC1,RC2 与SRC1,SRC2 扭转变形对比
• 3.4.2 SRC1,SRC2，SRC3,SRC4 之间的扭转变形对比
• 3.5 钢筋应变与型钢应变的综合分析
• 3.5.1 RC1,RC2 与SRC1,SRC2 钢筋应变对比分析
• 3.5.2 SRC1,SRC2,SRC3,SRC4 型钢翼缘及腹板应变对比分析
• 3.6 本章小结
• 4 构件抗扭理论
• 4.1 钢筋混凝土纯扭构件的承载能力计算理论
• 4.1.1 空间桁架模型
• 4.1.2 斜弯破坏模型
• 4.1.3 国内对钢筋混凝土受扭构件承载力的研究
• 4.2 工字型截面杆件受扭承载力计算
• 4.2.1 自由扭转
• 4.2.2 约束扭转
• 4.3 本章小结
• 5 SRC 纯扭构件理论分析
• 5.1 SRC 纯扭构件的破坏形态
• 5.1.1 钢筋混凝土构件的破坏形态
• 5.1.2 SRC 型钢混凝土构件的破坏形态
• 5.2 SRC 纯扭构件的开裂扭矩
• 5.2.1 钢筋混凝土构件的纯扭开裂扭矩
• 5.2.2 SRC 构件的纯扭开裂扭矩
• 5.3 SRC 纯扭构件的极限扭矩
• 5.3.1 SRC 纯扭构件的承载力分析方法
• 5.3.2 SRC 纯扭构件的承载力计算公式
• 5.3.3 SRC 试件与RC 试件受扭承载能力对比分析
• 5.4 本章小结
• 6 结语
• 6.1 本文所做的工作及取得的初步结论
• 6.2 存在的问题及后续工作
• 致谢
• 参考文献
• 附录