高强箍筋高强混凝土梁受剪性能试验研究及有限元分析

论文摘要

目前,随着施工技术水平的提高和高强混凝土技术的普及,高强混凝土的用量必将逐年扩大,强度等级将继续提高。应用高强钢筋可以节约钢筋用量,降低工程成本,获得巨大的直接或间接经济收益和社会效益,为与世界接轨,推广使用高强钢筋势在必行。然而,应用现行规范中的公式进行高强箍筋高强混凝土梁的抗剪承载力设计,会造成很大的经济损失,阻碍高强箍筋高强混凝土的的推广与应用。本文通过对6根高强箍筋高强混凝土梁进行抗剪试验,考察高强箍筋高强混凝土梁的破坏形态及抗剪性能,研究在试验加载过程中,高强箍筋的受力状态,测试高强箍筋高强混凝土梁的抗剪承载力及挠度,对数据本身及影响梁抗剪极限承载力的因素,如混凝土强度等级、箍筋强度、配箍率等进行参数分析。应用ANSYS数值模拟,与试验的抗剪承载力,挠度等进行对比分析。同时改变混凝土强度、箍筋强度、剪跨比等参数对梁的受剪承载力和变形性能的影响。最后,利用本文试验数据以及搜集相关试验数据进行了回归分析,提出本文抗剪承载力的计算公式。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 混凝土结构的发展阶段
• 1.1.2 混凝土结构的应用
• 1.1.3 混凝土结构的发展
• 1.2 目前高强钢筋混凝土研究与应用现状
• 1.2.1 高强混凝土研究与应用现状
• 1.2.2 高强钢筋研究与应用现状
• 1.3 目前抗剪性能研究现状
• 1.3.1 国外研究现状及水平
• 1.3.2 国内研究现状及水平
• 1.4 钢筋混凝土构件受剪承载力计算理论的研究概况
• 1.4.1 桁架模拟理论
• 1.4.2 数理统计方法
• 1.4.3 极限平衡法
• 1.4.4 有限元分析法
• 1.4.5 塑性理论分析法
• 1.5 本文的主要工作
• 2 高强箍筋高强混凝土梁抗剪试验研究
• 2.1 概述
• 2.2 试件设计及制作
• 2.2.1 试件设计
• 2.2.2 试件制作
• 2.3 材料力学性能
• 2.3.1 高强钢筋
• 2.3.2 高强混凝土
• 2.4 测点布置
• 2.5 加载方案
• 2.6 试验破坏现象描述及破坏形态
• 2.6.1 试验现象描述
• 2.6.2 破坏形态分析
• 2.7 试验结果及分析
• 2.7.1 试验结果
• 2.7.2 箍筋的荷载-应变曲线
• 2.7.2.1 箍筋的荷载-应变曲线
• 2.7.2.2 影响梁箍筋应变因素分析
• 2.7.3 纵筋的荷载-应变曲线
• 2.8 影响梁受剪性能的因素分析
• 2.8.1 配箍率
• 2.8.2 箍筋强度
• 2.9 试验结果汇总
• 2.10 梁的裂缝宽度分析
• 2.10.1 梁荷载-裂缝宽度曲线
• 2.10.2 各梁最后裂缝最大宽度
• 2.11 本章小结
• 3 高强箍筋高强混凝土混凝土梁非线性有限元分析
• 3.1 概述
• 3.2 ANSYS软件简介
• 3.3 钢筋混凝土非线性分析在ANSYS中的实现
• 3.3.1 钢筋混凝土有限元模型
• 3.3.2 有限元模型的选取
• 3.4 材料本构和破坏准则
• 3.4.1 混凝土本构关系
• 3.4.2 钢筋的本构关系
• 3.5 基于ANSYS的高强箍筋钢筋混凝土梁有限元分析
• 3.5.1 试验试件和基本参数
• 3.5.2 计算模型
• 3.5.3 求解过程
• 3.5.4 ANSYS的计算结果
• 3.6 有限元结果与试验结果的对比
• 3.6.1 极限荷载的对比分析
• 3.6.2 挠度值的比较
• 3.6.3 荷载-箍筋应变分析
• 3.7 有限元结果汇总
• 3.8 高强箍筋混凝土梁受剪承载力及其影响因素分析
• 3.8.1 混凝土强度
• 3.8.2 箍筋强度
• 3.8.3 剪跨比
• 3.8.4 箍筋间距
• 3.9 本章小结
• 4 高强箍筋高强混凝土梁斜截面受力性能及抗剪承载力研究
• 4.1 钢筋混凝土梁的剪力传递机理及分析方法
• 4.2 梁的受剪特征及其破坏形态
• 4.3 各国规范受剪承载力设计公式的分析比较
• 4.3.1 各国规范公式及适用条件
• 4.3.2 各国规范所考虑的因素的比较
• 4.3.3 我国规范受剪承载力设计公式的建立方法
• 4.4 普通钢筋混凝土梁的抗剪承载力
• 4.4.1 普通箍筋梁的抗剪承载力的计算公式
• 4.4.2 普通箍筋梁的抗剪承载力的计算公式的适用条件
• 4.5 高强箍筋混凝土梁的抗剪承载力回归分析
• 4.6 本章小结
• 5 结论和建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 致谢
• 附录一:攻读硕士期间发表的论文
• 参考文献