钢筋混凝土简支深梁的试验研究及有限元分析

论文摘要

在现代混凝土结构中，钢筋混凝土深梁承担着相当重要的角色，因其出色的承重能力而受到广泛应用。可是由于其受力机制复杂，传统的应力分析原理既不适用也不足以用来确定它的强度,因而对它进行计算分析和设计并不是一件容易的事情，至今仍没有得到很好的统一和解决。目前各国的建筑规范对于深梁设计采用的计算公式基本上为对大量试验数据进行回归分析而得出的经验公式。虽然实践证明采用经验公式设计的深梁构件安全性能够得到保障，但是因为缺乏明确的承载能力极限状态和明确的力学含义，不仅公式的合理性和经济性一直受到众多学者的质疑，而且也导致了各国的计算原理迥异，经验公式形式繁多。由此可见，在现阶段对钢筋混凝土深梁的受力性能进行深入研究，对计算分析和设计方法进行深入探讨仍具有一定的现实和经济意义。因此本文结合目前国外流行的压杆-拉杆模型和国内规范，进行了在这两种配筋方式下，不同剪跨比深梁受力性能的试验研究。本文的主要工作和研究成果如下：1、本文设计了6根不同剪跨比的深梁，并在集中力作用下进行极限承载力试验。其中试件SL1、SL3和SL5按照美国《混凝土结构建筑规范》（ACI318M-05）中附录A对压杆-拉杆模型设计相关规定进行设计；试件SL2、SL4和SL6按照中国《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）中深梁的相关规定进行设计。2、通过对试验现象和采集数据的分析，得出了不同剪跨比条件下的钢筋混凝土深梁的受力性能以及不同配筋形式对其承载力的影响。3、利用ANSYS对试验构件进行有限元非线性分析，并与试验结果进行比较，进一步验证试验所得出的结论。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.1.1 钢筋混凝土简支深梁的受力性能
• 1.1.2 钢筋混凝土深梁的设计
• 1.2 钢筋混凝土深梁的国内外研究现状
• 1.2.1 国外钢筋混凝土深梁的研究现状
• 1.2.2 国内钢筋混凝土深梁的研究现状
• 1.3 本文研究的目的及主要内容
• 第2章 钢筋混凝土简支深梁的试验研究
• 2.1 概况
• 2.1.1 试验目的
• 2.1.2 试验内容
• 2.2 试件的设计
• 2.2.1 材料强度
• 2.2.2 试件设计
• 2.2.3 试件设计对比
• 2.3 试验装置及加载方案
• 2.4 测点的布置
• 2.4.1 百分表布置
• 2.4.2 应变片布置
• 2.5 加载方式
• 2.5.1 荷载的标定
• 2.5.2 具体加载方式
• 2.6 试件的失效准则
• 2.7 试验材料
• 2.8 试验主要结果及描述对象
• 2.8.1 主要试验结果
• 2.8.2 现象描述
• 2.9 试验分析
• 2.9.1 混凝土跨中横截面应变分布
• 2.9.2 钢筋的荷载-应变关系
• 2.9.3 混凝土斜压杆荷载-应变关系
• 2.10 中外规范对比
• 2.11 本章小结
• 第3章 试验深梁的有限元模拟分析
• 3.1 ANSYS 简介
• 3.2 分析模型
• 3.3 混凝土 SOLID65 单元和钢筋 LINK8 单元简介
• 3.4 材料的本构关系与破坏准则
• 3.4.1 材料本构关系
• 3.4.2 破坏准则
• 3.5 收敛控制
• 3.6 分离式模型建立
• 3.7 有限元结果与试验对比
• 3.7.1 荷载与挠度曲线
• 3.7.2 混凝土的压应力分布
• 3.7.3 钢筋的主应力分布
• 3.7.4 裂缝的开展
• 3.8 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢