高强钢筋混凝土梁受剪性能研究

论文摘要

随着《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）的颁布实施,高强度钢筋在混凝土结构中得到了广泛的应用。500MPa高强钢筋是一种新型的热轧带肋钢筋,正在修订的规范将列入这种钢筋。钢筋强度是决定混凝土构件承载力的重要因素,但是并非强度越高越好,由于钢筋的弹性模量变化不大,在高应力下往往引起构件过大的变形和裂缝。因此梁斜裂缝能否满足正常使用极限状态的裂缝宽度限值要求,规范中受剪承载力设计公式是否仍适用,这都是工程应用关注的问题,研究新型高强钢筋混凝土构件受剪性能具有重要的理论和实际意义。基于这些问题,本文主要进行以下工作:首先,对钢筋混凝土梁受剪承载力计算理论模式进行了评述,列出了国内外具有代表性的混凝土结构设计规范中的受剪承载力计算公式,对它们的公式形式和考虑参数进行了分析比较,发现目前国内外对抗剪机理的认识尚不足,理论计算模式存在多样性,从而导致了计算方法的多样性。其次,根据集中荷载作用下八根配置500MPa箍筋的混凝土梁受剪性能试验研究结果,结合GB50010-2002中受剪承载力计算公式推导出正常使用状态下剪力值,将其与试验梁的斜裂缝宽度达到0.2mm时对应的剪力值进行比较,结果表明试验梁的斜裂缝能满足正常使用极限状态裂缝宽度限值要求。同时也分析了混凝土强度、配箍率、截面形式对高强钢筋混凝土梁的受剪承载力的影响。此外,规范修订工作应当保持规范体系的连续性并体现我国的经济技术政策。随着建筑材料强度的不断提高,规范受剪承载力计算公式的可靠度需要重新进行定位。因此在阐述梁的受剪承载力计算理论、计算方法和计算公式的基础上,基于近几年国内集中荷载作用下高强钢筋混凝土梁试验结果,采用JC法,对现行规范受剪承载力公式进行了可靠度计算。结果表明,公式的可靠指标为3.84,满足目标可靠指标的要求,因此使用GB50010-2002的计算公式来设计高强钢筋混凝土梁斜截面受剪承载力是可行的。最后根据370根国内外有腹筋钢筋混凝土梁试验数据,计算了两个受剪承载力建议公式的可靠指标,其值分别为4.03与5.35。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 500MPa 钢筋简介
• 1.2.1 国内外混凝土结构用钢的发展与现状
• 1.2.2 采用500MPa 钢筋的经济效益分析
• 1.2.3 使用500MPa 高强钢筋存在的问题
• 1.3 本文研究的内容
• 第二章 抗剪模型理论与国外抗剪计算公式综述
• 2.1 桁架理论模型
• 2.1.1 古典桁架模型
• 2.1.2 变角度桁架模型
• 2.1.3 压力场理论
• 2.1.4 修正的压力场理论
• 2.1.5 软化桁架
• 2.1.6 桁架拱模型
• 2.2 极限平衡理论
• 2.3 非线性有限元
• 2.4 统计分析法
• 2.5 各国规范受剪承载力计算公式
• 2.5.1 我国《混凝土结构设计规范》GB50010-2002
• 2.5.2 《美国房屋建筑混凝土结构设计规范》ACI318-08
• 2.5.3 《欧洲规范2：混凝土结构设计规范》EN1992-1-1:2004
• 2.5.4 英国混凝土结构设计规范BS8110-1997
• 2.5.5 德国混凝土结构设计规范D1045-1（2001）
• 2.5.6 日本建筑学会（JSCE Standards,1988）
• 2.5.7 前苏联规范（1984 年）
• 2.5.8 澳大利亚设计规范（AS3600-2001）
• 2.5.9 加拿大混凝土结构设计规范（CSA A23.3-04）
• 2.5.10 各国规范考虑因素比较
• 第三章 500MPa 高强钢筋混凝土梁受剪性能试验研究
• 3.1 试验设计
• 3.1.1 试验目的
• 3.1.2 试件的基本情况
• 3.1.3 试验装置与测量方法及内容
• 3.2 试验现象
• 3.3 主要试验结果
• 第四章 试验结果分析
• 4.1 正常使用阶段斜裂缝宽度
• 4.1.1 斜裂缝出现规律
• 4.1.2 正常使用阶段斜裂缝宽度限值讨论
• 4.2 梁箍筋的应力状态变化
• 4.2.1 箍筋点应力与外荷载之间的关系
• 4.2.2 高强箍筋在正常使用阶段应力发挥水平
• 4.3 影响受剪承载力的因素
• 4.3.1 T 形梁翼缘对受剪承载力影响
• 4.3.2 箍筋配箍率对受剪承载力影响
• 4.3.3 混凝土强度对受剪承载力影响
• 4.4 梁的变形性能及影响因素
• 4.5 本章小结
• 第五章 受剪承载力公式可靠度分析
• 5.1 可靠度分析研究与意义
• 5.2 可靠度计算基本原理与方法
• 5.3 规范受剪承载力公式可靠度
• 5.3.1 公式计算值与试验值比较
• R 统计参数的计算'>5.3.2 K_R统计参数的计算
• 5.3.3 规范公式可靠指标值
• 5.4 钢筋混凝土有腹梁受剪承载力建议公式可靠度
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与建议
• 参考文献
• 附录
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢