钢筋混凝土板及钢筋钢纤维混凝土板的抗冲切性能研究

论文摘要

板柱结构的应用已经有一百多年的历史,由于传力途径短捷,具有可以灵活的布置建筑平面和增大净高,并且施工方便等突出优点,在实际应用中得到了越来越广泛的应用。但最大的弱点也是国内外研究的热点就是板柱连接处的冲切破坏。因为冲切破坏是脆性破坏并可能引起整体的连锁反应,所以防止冲切破坏及如何提高抗冲切性能是这类结构最关键的问题。本文针对板柱节点主要做了以下工作:通过分析钢筋混凝土板在竖向荷载作用下可能发生弯曲破坏和冲切破坏的两种形态,阐述破坏的机理;之后针对国内外常用的规范做了对比;再根据破坏过程和规范公式对主要影响因素做了探讨并得出最优衡量方式;分析几种提高冲切承载力的方法,并认为采用钢纤维混凝土是一种比较优越且实用的方法。分别进行弯曲破坏和冲切破坏的承载力的理论计算。利用塑性绞线方法计算弯曲强度;在冲切承载力计算时,将板看作刚塑性材料,其冲切抵抗力由混凝土部分和钢筋部分承担,采用双剪统一强度理论作为混凝土部分的冲切破坏条件,考虑钢筋的销栓作用,通过合理简化得到了考虑因素较多且比较简单实用的冲切承载力计算公式。采用不同的b值,可以得到普通混凝土和高强混凝土均适用的公式。然后引入参数来判别结构是发生弯曲破坏还是冲切破坏。在钢筋混凝土板冲切公式的基础上,得到钢筋钢纤维增强混凝土板的冲切承载力公式。不同强度的混凝土采用不同的b值,可以得到普通钢纤维增强混凝土板和高强钢纤维增强混凝土板均适用的公式。最后用ANSYS有限元软件对上述两种类型的板的冲切进行了模拟,得到不同配筋率、不同钢纤维含量、不同纤维掺入范围下的板的抗冲切能力和变形,进一步分析钢筋混凝土板和钢筋钢纤维增强混凝土板在竖向剪力作用下的受力和变形特征,为设计和施工提供了依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出及研究意义
• 1.2 冲切问题的研究现状
• 1.2.1 国外研究概况
• 1.2.2 国内研究概况
• 1.3 研究方法
• 1.4 本文研究目的和研究内容
• 第二章 冲切破坏的基本理论
• 2.1 破坏形态
• 2.1.1 弯曲破坏
• 2.1.2 冲切破坏
• 2.1.3 弯曲破坏与冲切破坏的比较
• 2.2 冲切破坏机理
• 2.3 国内外有关板柱冲切承载力的规范
• 2.3.1 控制截面和控制周长
• 2.3.2 几种应用较广的规范
• 2.4 抗冲切承载力的主要影响因素
• 2.4.1 混凝土强度
• 2.4.2 纵向抗弯钢筋
• 2.4.3 剪跨比
• 2.5 抗冲切措施
• 2.5.1 主要影响因素
• 2.5.2 配置抗冲切钢筋
• 2.5.3 采用钢纤维增强混凝土板
• 2.6 小结
• 第三章 钢筋混凝土板的极限承载力分析
• 3.1 前言
• 3.2 钢筋混凝土板的抗弯强度计算
• 3.3 钢筋混凝土板的抗冲切强度计算
• 3.3.1 混凝土板部分提供的抗冲切承载力
• 3.3.2 抗弯纵筋提供的冲切承载力
• 3.3.3 钢筋混凝土板的冲切承载力公式
• 3.4 破坏类型的判别
• 3.5 b 值的讨论及公式的验证
• 3.6 小结
• 第四章 钢筋钢纤维增强混凝土板的极限承载力分析
• 4.1 钢纤维混凝土在复杂应力区的应用及增强机理
• 4.2 钢纤维混凝土板的抗冲切特点
• 4.3 钢纤维混凝土的抗冲切承载力计算
• 4.4 本章小结
• 第五章 钢筋混凝土板及钢纤维增强混凝土板的有限元分析
• 5.1 非线性有限元理论
• 5.1.1 ANSYS 简介
• 5.1.2 钢筋混凝土有限元模型
• 5.1.3 材料的本构关系
• 5.1.4 钢筋混凝土破坏准则
• 5.1.5 SOLID65 单元
• 5.2 钢筋混凝土板的冲切有限元模拟
• 5.2.1 研究对象、单元类型和材料性质
• 5.2.2 有限元模型的建立及加载
• 5.2.3 结果分析
• 5.3 钢纤维混凝土板冲切的有限元模拟
• 5.3.1 研究对象、单元类型和材料参数
• 5.3.2 有限元模型的建立及加载
• 5.3.3 结果分析
• 5.4 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢