钢筋混凝土有腹筋简支梁的抗剪模型分析

论文摘要

很长时间以来,人们一直对构件的抗剪性能进行着大量的研究工作,希望能摸索出一套比较完整和正确的抗剪分析模型。但由于构件抗剪性能的复杂性,现行规范的抗剪公式大多数是经验或半经验的,而非建立在有清晰的物理模型上,因此适用性较差。本文首先综述了三种有代表性的现行规范抗剪设计方法和几种主要的抗剪分析模型,再以有腹筋抗剪试验数据库为基础,对不同规范抗剪设计方法进行检验,以此对有腹筋构件的抗剪模型进行分析和评价。本文所完成的工作及主要结论如下:①通过351根集中荷载作用下简支梁试验数据的统计分析得到以下规律:1)对跨高比ln/ h≥5的149个构件, V /bd随着剪跨比、纵筋率、混凝土强度、箍筋量的增大而增大;随着截面有效高度的增大而减小;2)对ln/ h < 5的202个构件,当箍筋较少（ρvfy≤3.0MPa）时, V /bd随着混凝土强度的增大而呈增大的趋势;而当箍筋较多时（ρvfy> 3.0MPa）, V /bd随着混凝土强度的增大而增大的趋势没有前者明显。除箍筋强度在2.0 <ρv f y≤3.0MPa范围的构件外,其他构件的V /bd随着剪跨比a d的增大而减小;随着纵筋率的增大而增大。此外,随着箍筋量的增大, V /bd有增大的趋势,但混凝土强度在C50～C80范围的部分散点例外。②对比了三种规范预测此351根简支梁的抗剪承载力效果,得到如下结论:1)对ln/ h≥5的149个构件,预测的抗剪承载力与试验承载力的平均比值分别为:CSA94一般方法为0.93;GB02方法为0.87;ACI05方法为0.65。而变异系数分别为28%、27%、29%。相比较而言,基于MCFT理论的抗剪模型化方法（CSA94一般方法）,比半经验性的模型方法（GB02、ACI05方法）预测承载力效果更好。2)对4 < ln/ h < 5且a / d>2的10个构件,预测的抗剪承载力与试验承载力的平均比值分别为:CSA94一般方法为1.0;GB02方法为0.84;ACI05方法为0.69。而变异系数分别15%、15%、16%。3)对4 < ln/ h < 5且a / d≤2的6个构件,预测的抗剪承载力与试验承载力的平均比值分别为:CSA94一般方法为0.81;GB02方法为0.64;ACI05-STM方法为0.77。而变异系数分别10%、19%、9%。4)对2≤ln/ h≤4的155个构件,预测的抗剪承载力与试验承载力的平均比值分别为:CSA94一般方法为0.62;GB02方法为0.71;ACI05-STM方法为0.78。变异系数分别为30%、20%、43%。其中GB02方法对混凝土强度在C50～C80,箍筋强度在2.0以下且剪跨比在1.5以下的这部分构件,预测时过于保守（安全系数平均为2.5）;而在CSA94一般方法中,此部分散点的安全系数更大（平均为3.0）。相比较而言,基于MCFT理论的抗剪模型方法（CSA94一般方法）和半经验方法（GB02方法）对此类构件的预测效果不如拉压杆模型方法（ACI05-STM）。5)对于ln/ h≤2的构件,预测的抗剪承载力与试验承载力的平均比值分别为:CSA94-STM方法为0.41;GB02方法为0.65;ACI05拉压杆模型为0.68;VT2分析方法为0.7。而变异系数分别为15%、15%、27%、30%。几种模型方法的预测效果均不理想。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 抗剪模型方法的发展
• 1.2 抗剪设计方法的沿革
• 1.3 本文的研究目的和内容
• 1.4 论文组织安排
• 2 抗剪分析模型
• 2.1 45°桁架模型
• 2.2 传统的ACI 方法
• 2.3 变角桁架模型
• 2.4 斜压场理论及修正斜压场理论
• 2.4.1 斜压场理论（CFT）
• 2.4.2 修正压力场理论（MCFT）
• 2.4.3 其于MCFT 的设计方法
• 2.5 修正的截面桁架模型方法
• 2.6 带裂缝摩擦的桁架模型
• 2.7 拉压杆模型（STM）
• 2.7.1 STM 的建立
• 2.7.2 用STM 设计
• 2.7.3 用STM 预测承载力
• 2.8 规范抗剪设计方法的模型分析
• 3 规范抗剪设计方法综述
• 3.1 一般受弯构件的规范抗剪设计方法
• 3.1.1 中国混凝土规范（GB50010-02）
• 3.1.2 美国规范（ACI318-05）
• 3.1.3 加拿大规范（CSA.A23.3-94）受剪承载力设计公式
• 3.2 深受弯构件的规范抗剪设计方法
• 3.2.1 中国混凝土规范 GB50010-2002
• 3.2.2 美国混凝土规范 ACI318-05
• 3.2.3 加拿大混凝土规范 CSA A23.3-94
• 4 不同规范抗剪设计方法对比分析
• 4.1 有腹筋梁抗剪试验数据库
• 4.1.1 181 个一般受弯构件
• 4.1.2 209 个深受弯构件
• 4.2 有腹筋抗剪承载力的影响参数分析
• 4.2.1 混凝土强度
• 4.2.2 截面有效高度
• 4.2.3 剪跨比
• 4.2.4 纵筋率
• 4.2.5 箍筋强度
• 4.2.6 水平腹筋强度
• 4.3 规范方法对比分析
• 4.3.1 混凝土强度转换
• 4.3.2 149 个浅梁规范对比
• 4.3.3 202 个深弯构件规范对比
• 4.3.4 有限元分析程序VecTor2 计算
• 4.3.5 对比分析小结
• 5 结论及展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 后续工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 作者在攻读硕士学位期间发表论文的目录