高强箍筋约束混凝土构件受剪承载力和变形性能研究

论文摘要

发展高强混凝土结构,用高强箍筋来约束混凝土来提高构件承载力和变形性能是十分有效的。本文主要通过国外试验资料和理论分析,研究高强箍筋约束混凝土构件在反复荷载下的受剪承载力及变形性能。本文介绍了截面分析理论的基本假定和混凝土材料破坏准则,给出了抗剪理论模型推导过程,并提出了基于截面分析抗剪承载力理论的计算公式。该理论模型假定混凝土梁的抗剪承载力主要由梁临界截面受压区混凝土提供,压区混凝土的抗剪承载力由截面弯矩引起的正应力和剪应力共同确定。本文利用收集到的211根无腹筋梁和107根高强箍筋约束混凝土梁、柱的试验数据,对其斜截面抗剪承载力的影响因素进行了分析,平均约束应力、剪跨比、轴压比、配箍率、配筋率、混凝土强度等都是影响高强箍筋约束混凝土构件受剪承载能力的重要因素;建立了适应高强箍筋约束混凝土的受剪承载力公式。利用所搜集高强箍筋混凝土梁、柱的试验数据,回归了梁、柱的实用公式。利用本文回归公式、GB50010-2002及日本高强箍筋钢筋混凝土设计施工指南公式计算构件的受剪承载力,对比发现现行《混凝土结构设计规范GB50010-2002》公式比值的各项指标均为最大,计算值过大,偏于不安全。日本指南公式标准差和变异系数较小,数值离小,但均值偏小,过于保守。本文建议公式的均值最接近1,标准差和变异系数也较小,最符合试验结果。对高强箍筋约束混凝土柱的变形性能等进行了分析,研究表明高强混凝土短柱用高强箍筋有效约束后,弹塑性位移角能够满足1/50rad的要求。考虑高强箍筋约束混凝土柱极限转角的影响因素,得到极限转角多元线性回归公式,回归公式计算值和试验值符合较好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 概述
• 1.1 前言
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 混凝土结构发展与课题研究意义
• 1.2 国内外研究现状及分析
• 1.2.1 混凝土构件受剪承载力研究现状
• 1.2.2 国外高强箍筋研究现状
• 1.2.3 国内高强箍筋研究现状
• 1.3 存在的问题
• 1.4 本论文的主要研究内容
• 2 高强箍筋约束混凝土构件的抗剪理论模型分析
• 2.1 前言
• 2.1.1 研究背景
• 2.1.2 高强箍筋约束混凝土构件受剪承载力计算理论及方法探讨
• 2.2 截面剪切机理分析
• 2.2.1 基本假定和破坏准则
• 2.2.2 截面剪切破坏理论分析
• 2.3 无腹筋梁抗剪强度的理论公式推导
• 2.4 高强箍筋约束混凝土构件的受剪承载力公式
• 2.5 本章小节
• 3 高强箍筋约束混凝土梁受剪承载力分析
• 3.1 前言
• 3.2 高强箍筋约束混凝土梁试验
• 3.2.1 试验试件
• 3.2.2 加载装置与试验方法
• 3.2.3 破坏形态
• 3.2.4 荷载-位移全曲线
• 3.3 影响高强箍筋约束混凝土构件受剪承载力的因素
• 3.3.1 剪切破坏后高强箍筋的约束效果
• 3.3.2 平均约束应力与受剪承载力的关系
• 3.3.3 箍筋强度及配箍率对受剪承载力的影响
• 3.3.4 纵筋配筋率对受剪承载力的影响
• 3.3.5 剪跨比对受剪承载力的影响
• 3.4 无腹筋梁受剪承载力分析
• 3.4.1 无腹筋梁受剪承载力的影响因素
• 3.4.2 无腹筋梁的受剪承载力
• 3.5 高强箍筋约束混凝土梁受剪承载力回归计算公式
• 3.5.1 高强箍筋约束混凝土构件受剪承载力特点
• 3.5.2 高强箍筋约束混凝土梁受剪承载力回归计算式
• 3.5.3 与《混凝土结构设计规范GB50010-2002》中受剪承载力的比较
• 3.5.4 与日本相关规范中受剪承载力的比较
• 3.6 本章小节
• 4 高强箍筋约束混凝土柱受剪承载力分析
• 4.1 前言
• 4.2 高强箍筋约束混凝土柱试验概况
• 4.2.1 试验试件
• 4.2.2 加载装置与试验方法
• 4.2.3 破坏形态
• 4.2.4 试件的滞回曲线
• 4.3 影响高强箍筋约束混凝土柱受剪承载力的因素
• 4.3.1 混凝土强度对受剪承载力的影响
• 4.3.2 受剪承载力与平均约束应力的关系
• 4.3.3 箍筋间距对受剪承载力的影响
• 4.3.4 剪跨比对受剪承载力的影响
• 4.3.5 轴压比对受剪承载力的影响
• 4.4 高强箍筋约束混凝土柱受剪承载力计算公式
• 4.4.1 高强箍筋约束混凝土柱受剪承载力特点
• 4.4.2 高强箍筋约束混凝土柱受剪承载力计算公式
• 4.4.3 与《混凝土结构设计规范GB50010-2002》中受剪承载力的比较
• 4.4.4 与日本相关规范中受剪承载力的比较
• 4.4.5 高强箍筋约束混凝土短柱粘结破坏受剪承载力
• 4.5 本章小节
• 5 高强箍筋约束混凝土柱变形性能分析
• 5.1 钢筋混凝土结构抗震性能的特点
• 5.2 高强箍筋约束混凝土柱滞回曲线
• 5.3 骨架曲线及耗能性能
• 5.3.1 骨架曲线
• 5.3.2 耗能性能
• 5.4 延性及层间位移转角
• 5.4.1 延性系数
• 5.4.2 位移延性系数的计算
• 5.4.3 极限转角
• 5.5 高强箍筋约束混凝土变形性能分析
• 5.5.1 轴压比对变形能力的影响
• 5.5.2 平均约束应力对变形能力的影响
• 5.5.3 剪跨比对变形能力的影响
• 5.5.4 极限转角回归公式
• 5.6 本章小节
• 6 结论和建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录