1.2米厚的钢筋砼基础能满足千牛每平方米米20吨承载力吗

20厘米C25的钢筋混凝土承重多少
20厘米C25的钢筋混凝土承重多少具体是下面先铺一层15cm*15cm的3级钢(直径10mm),然后再打混凝土,总厚度20cm.
你这是地面上打的混凝土吗?单就混凝土每平方米可承重1000吨以上.所以这主要取决于地基承载力. 再问: 是在泥土地面上打的,能否确定能承受多重不? 再答: 这就要看荷载情况,如果是堆放东西用就只能按均布荷载考虑,每平方米15~30吨。如果是集中荷载,由于钢筋混凝土板的作用,可将荷载扩散,就比泥土承载力大多了,拿汽车来说吧,一个车轮的压力在20吨左右不会压坏混凝土的。
与《20厘米C25的钢筋混凝土承重多少》相关的作业问题
将其折成细长条,在满足“使用要求”的情况下自然是折的越细越好,然后将两端夹住,做成下凸上凹的“悬索”桥,这样纸条的抗拉强度会得到充分利用,就像大渡河上的铁索桥一样,可以承受较大的载荷.
将A四纸的长边以一里米的宽度反复对折,直至到折完成一条,在压一压,然后打开就可以了.
理想状态下C20,200*200*9.6=4KN=3.84t;C25,200*200*11.9=4KN=4.67吨但是通常考虑抗裂、失稳和偶然横向力的作用下的破坏,再说纯混凝土是脆性材料,建议不这么做!
可以的,加上钢筋网承重更好! 再问: 西屋四间~预制板南北铺设~预制板的南北(对头处)都有一道纹东西通纹~有钢丝网~不是冷拔丝…通纹有问题吗
A4的规格为210*297,您顺长度折成多个W形状,可以减小桥梁的挠度,增大桥梁的刚度.至于折成多少高,应该通过实验才能知道.&&&&因为有4张纸,又可以剪裁和粘贴,您再试试做成桁架形式,桁架能收很大的力.
配合比是多少?按C25计算要左右.砂子35可能买不到
中子弹,亦称“加强辐射弹”,是一种在氢弹基础上发展 中子弹起来的、以高能中子辐射为主要杀伤力、威力为千吨级的小型氢弹.它属于第三代核武器. 第一二代分别为原子弹和氢弹.   中子弹的中心是由一个超小型原子弹作起爆点火,它的周围是中子弹的炸药氘和氚的混合物,外面是用铍和铍合金做的中子反射层和弹壳,此外还带有超小型原子弹点
6*2.6*0.2 = 3.12 立方米混凝土C15-C20大约2360公斤/立方米 C25大约2370公斤/立方米 C30大约2380公斤/立方米 C35以上2400公斤 /立方米这个根据你的用3.12乘一下吧!
这也叫“简单”?
30分钟:62.8CM45分钟:94.2CM
不是蛞蝓.是笄蛭(jīzhì),学名叫陆涡虫,也称“天蛇”,古称“土蛊”,无毒.一种比较低等的陆生扁形动物,一般体长20~30厘米,长的也有60厘米以上.生活于树根旁或墙脚下阴湿的土壤中,主要食物是土壤中的小动物和有机物,是蚯蚓杀手.用皮肤呼吸,靠身体上细微的纤毛运动,运动很缓慢,是雌雄同体的一种动物.有很强的再生能力
你先用几张报纸来做桥墩,然后用胶带纸包上面的桥(底下的桥墩可做成瓦楞型的,有人已经使用过啦,很好用!)做好桥的上面以后,你用报纸把桥面保住,(你底面可以用圆柱形的)将报纸加厚折叠!
长方体的底面对角线长度=20厘米底面边长=20÷√2=10√2厘米体积=(10√2)²×160=32000立方厘米
3.14*(20/2)的平方*1.6=502.4 502.4*三分之一=167又三分之一
先算出7cm高水的体积算出:20*16*7=2240立方厘米当竖起来时长为16cm,宽为10cm,高为20cm那水的高就是: 2240/(16*10)=14cm
这个问题没问全吧?应该是问圆锥形铁块的告示“高”多少厘米?我的回答:因为圆柱形容器底面直径为20厘米所以底面面积为400π平方厘米因为圆锥形铁块浸没在水里,水面上升了0.3厘米所以圆锥形铁块的体积为400π×0.3=120π因为圆锥形铁块底面半径为3厘米所以圆锥形铁块底面面积为9π所以圆锥形铁块的高为120π×3÷9π
20÷2=10厘米圆钢的截面积是3.14×10²=314平方厘米圆钢的侧面积是=6280平方厘米圆钢的高是6280÷(3.14×20)=100厘米原来圆钢的体积是314×100=31400cm³
160÷2=80cm²80÷20=4cm4÷2=2cmV=π×2²×20=800π≈2512cm³我π是按照3.14取得 再问: π是神马东东 再答: 你不是吧,π就是圆周率啊再问: 圆周率是什么,没学过 再答: 怎么可能没学过,没学过圆周率就能讲圆柱? 另外,改个数,结果是80π≈251
4厘米:2千米=4厘米:200000厘米=1:5000020厘米:1千米=20厘米:100000厘米=1:5000楼板承重2吨每平方
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钢筋混凝土受弯构件抗剪承载力的研究
湖南大学 硕士学位论文 钢筋混凝土受弯构件抗剪承载力的研究 姓名:狄谨 申请学位级别:硕士 专业:结构工程 指导教师:邹银生;黄幼华
y内容提要31868s本文结合国家GBJ 10.89混凝土结构设计规范课题对钢筋混凝土受弯构件抗剪承载力进行研究。首先对钢筋混凝士受弯构件抗剪承载力计算理论模式进行了评述;列出了国外和国 内各行业具有代表性的混凝土结构设计规范中的一般受弯构件(tgh>5)和深受弯构件(,o腩 ≤5)抗剪承载力计算方法,对它们的公式形式和考虑参数进行了分析比较。 其次对国内外主要规范抗剪承载力计算公式的取值水平以及与试验资料的吻合程度 进行了比较;对钢筋混凝土受弯构件抗剪承载力的主要影响因素如混凝士强度、纵筋率、剪跨比等进行r分析。第4章通过对试验数据的回归分析分别给山了集中荷载和均布荷载作用下一般受弯 构件抗剪承载力的统计公式。将统计公式与GBJ 10-89及欧美规范公式进行比较之后,提 出了一般受弯构件抗剪承载力设计的建议公式:讨论了存在的JL个主要问题,如截面尺寸 效应}rld,剪跨比的利用等;采用JC法对集中荷载作用下矩形截面简支粱抗剪承载力的建 议公式进行了可靠指标分析。 第5章提出了深受弯构件抗剪承载力的计算方法,使深粱、短梁和浅桨的计算方法 得以衔接:以试验资料为依据,提出了圆形截面偏压构件的抗剪承载力计算公式,并修正 了般向受弯框架柱的抗剪承载力计算方法。最后以协调压力场理论为基础,采用桁架一拱模型,考虑了拉应变存在条件‘F混凝士抗压强度的软化,分别对集中荷载和均布荷载作用F的矩形截面无腹筋和有腹筋简支粱 的抗剪承载力计算公式进行了理论推导。同时采用塑性理论推导了均布荷载作用下简支粱 抗剪承载力的计算公式。所得到的理论公式可适用丁深梁、短梁和浅粱的计算,并与试验资料吻合良好。关键词:受弯构件抗剪承载力可靠指标协调压力场理论桁架―拱模型塑性理论 ABSTRACTResearch the shear capacity of reinforcedconcreteonflexural members is presented jn thisthesis which is well-knit with the revision ofcurrentChinese Code for Design of ConcreteStructures(GBJ 1 0-89).To begin with,several theories about the shear capacity of fiexural membersarereviewed.Secondly,the calculation methods for the shear strength adopted by the alien and native codesareintroducedatarelength in this thesis where the formula form and the parameters considered{n evaluated.those methodsIn succession,on the basis of existing experimental data the value level of the calculation methods in the nine representative design codes is compared,and those main factors affecting the shear capacity suchasthe strength of concrete,longitudinal reinforcement ratio and shear spanratioareanalyzed.Moreover in chapter 4.the statisticaI formulas for shear strength of normal beams underconcentrated forcesoruniformly distributed load result from the regression ofexperimentalcurrent GBJ 10?89 code,Structuraltests.By comparison with theCode andsoEurocode 2,ACI 3 1 8-89 Buildingconcreteon,the design recommendations for shear capacity of normal reinforeedareflexural memberscome up with.Several important issues suchareassize effect and the utility ofsmall shear span ratiodiscussed.Accordingtothe method of JC,the reliability of theoutsuggested method for simply supported rectangular beams is workedin this chapter.And furthermore in chapter 5,the design provisions for shear capacity of reinforcedconcretedeep flexural membersareput forward.The gap of the calculation methods for shearoncapacity between normal beams and deep beams is filled up through the short beams.Basedtheexperimental tests the calculation method for shear capacity of eccentric compressionmembers is complemented,and the calculation formula for shear strength of biaxial fiexural frame columns is revised.At last,with the combination of the compatibility compression*field theory and the truss-strutmodel,a thorough investigation of the shear strength of the simply supported rectangularbeams under concentrated forcas and uniformly distributed 10ad ls made in this thesis.In virtue of the plasticity theor5aderivation of the shear capacity for the simply supported beams undercanuniformly distributed load is introduced in this thesis as well.The theoretical formulasbe thesame with the calculation of normal beams,short beams and deep beams and agree well withexperimentaltests.Keywords:flexural members,shear capacity,reliability,compatibility compression- field theory,truss-strut model,plasticity theory 湖南大学结构丁程专业碗-上学位论文:钢筋混擞土受弯构件抗剪承载力的研究第1章绪论钢筋混凝土受弯构件抗剪承载力是混凝土结构基本理论中的经典问题之一,自l 899年以来,对该问题的研究至今已有近百年的历史。在这;I|j间.特别是自20世纪中州似来,世界各国学者进行了大量的试验,公开发表有关论文数千篇。但由于剪力在大多数情况下 是与弯矩、轴向力甚至扭矩麸同作用,其受力传力机理复杂,影响因素众多,同时由于混 凝士材料在复合应力作用下本构关系的复杂性,迄今为止.国内外还来形成一个公认合理 的计算模式及统+的计算公式。国内外的设讨‘规范中抗势承载力计算方法多采埘依据试验 资料建立的半经验半理论公式,由此导致这些公式相互之间有时相差较大.这种差别甚至 在国内不同行业的几本混凝士结构设计规范中也严重存在。从某种意义来讲,这种局面的 存在反映了现有规范体系中不合理的一面,同时也反映出目前对混凝土抗剪承载力的研究 仍未能真正理解剪力传递机理。因此,借GBJ 10.89混凝土结构设计规范【ol及其他行业的 相关规范12”114]修订之机。在对混凝土抗剪性能进一步研究的基础之上,在相当范围内对 抗剪承载力计算公式实施统一和协调将极具价值。1.1课题来源及研究背景钢筋混凝土受弯构件抗剪承载力计算是GBJ 10.89混凝土结构设计规范【-嶝订:【作的 一项核心内容。我国的抗剪承载力研究围绕混凝土结构设计规范的修订经历了三个阶段:BJG21.66规范基本上沿用了前苏联规范,计算公式是由经验公式微分后建立起来的,不 论混凝土标号并¨配箍量如何,混凝士和箍筋总是各承受破坏剪力的一半,并且由微分方程 导出的最危险斜截面的水平投影长度可达到4倍h。左右:TJ lO.74规范Ⅲ中抗剪承载力计 算公式是通过对试验资料的统计分析提出的比较简单实用的计算方法,但当计算公式用于 连续梁和集中荷载作用下剪跨比较火的简支粱时偏不安全,并且取值与欧美规范fs卜【“】相比偏高;GBJ10.89规范f1牲火鲑试验研究雨1分析的基础上.对TJ 10.74规范【7冲抗剪承载力计算方法进行了修订,提高了可靠指标,补充了构件在预应力利轴向力作用下抗剪承 载力的计算方法。现行混凝土结构设计规范中抗剪承载力计算公式形式简单,使用方便, j=}j钢量与国外其他规范相比较为经济,但同时也存在着如下问题:1)采用轴心抗压强度正作为混凝士强度指标不能很好地与高强混凝土资料相吻合,当公式用于高强混凝士构件计算时偏不安全; 2)公式中考虑影”自抗剪承载力的主要因素(如纵筋率、截面尺寸效应、T形及r字形截面受压冀缘的有利作用)不够全面;3)现行规范公式戍用于连续梁计算时取值偏高:4)GBJ10,89规范没有给出跨高比(如腑)在2~5之间的构件,即短粱的抗剪承载力计算公式,并且深梁(跨高比‘/『I≤2)与浅粱(19h>5)的计算方法不能很好地 第1章绪论衔接: 5)在实际工程中,圆形截面偏心受压构件应用越来越多,取向受弯框架柱也存在于 各种结构中.但现行规范没有给出这两类构件的抗剪承载力计算公式。因此有必要对上述问题予以重新审视和研究。1.2课题的主要工作本文针对GBJ 10-89混凝土结构设计规范f11存在的上述问题,主要进行如下五项工作: 1)对现有的抗剪承载力计算模式和国内外主要混凝土结构设计规范中的抗剪承载力计算方法进行总结莉吩析:2)收集已有的试验数据,在此基础上对具有代表性的国内外规范中抗剪承载力计算 公式的取值进行比较和对抗剪承载力的主要影响因素进行分析: 3)提出简单实用、满足可靠指标要求并在一定程度上反映受弯构件的抗剪机理的建议公式;4)通过补充短梁的抗剪承载力计算公式来衔接深梁和浅粱的抗剪承载力计算方法。 并补充圆形截面偏压构件和双向受弯框架柱的抗剪承载力计算方法; 5)以已有的抗剪承载力计算模式为基础,从理论上推导钢筋混凝+受弯构件的抗剪承载力计算公式。1.3课题意义在保留现行规范中抗翦承载力计算方法合理之处的同时,对不完善之处进行修订、 补充和发展;吸取国内各行业规范和国际上先进规范的合理}q容,以达到协调统一。逐步 与国际接轨的目的,并应体现我国技术经济政策的要求:本文旨在以现有的抗剪承载力计 算模式、大量的试验资料和国内外规范计算方法为基础.对建立合理的抗剪承载力计算模 式作一个初步的探讨。.2. 湖南大学结构工程专业硕士学位论文:铡筋混凝士受弯构件抗剪承载力的研究第2章钢筋混凝土受弯构件抗剪承载力理论模式和 计算方法综述2.1概述在混凝士结构设计规范中所提供的构件截面设计方法.主要是为配置纵向钢筋、横向钢筋、腹筋以及局部配筋和选定混凝土强度等级服务的。确定纵向受力钢筋主要是用正截面承载力计算方法,这套方法可由明确的基本假定和本构关系米建立具体的计算公式, 力学模型清晰;确定腹筋(垂直箍筋、斜向箍筋或弯起钢筋)主要是用斜截面承载力计算 方法,目前,在国内、外规范中,大都是以斜截面上纵向受拉钢筋达不到屈服强度的剪切 破坏试验结果.建立通过统计分析并反映主要的物理参数,JLN参数和考虑可靠指标因素 而给出的经验公式。其中,混凝士的抗压或抗拉强度、腹筋的屈服强度、截面几何特征、 荷载类型及其位置等就成为主要参数。 由于经验公式只具有定量的物理概念而缺乏十分明确的力学模型,因此,各国学者 利规范制定者都力图对受剪承载力公式作更合理的完善工作。在国际上,对于受翦的力学 模型和相应的本构关系,已有一些规范作出了这方面的规定。为此,本章综合了受剪承载 力的各种理论模式及国内外规范的受剪承载力计算方法,并作了简要的评述。以作为受弯 构什抗剪承载力研究的基础。2.2钢筋混凝土受弯构件抗剪承载力计算模式由于剪切破坏形态复杂多样,对剪力的传递机理一直术能有一个统一的认识。在1 900 年以前,钢筋混凝土剪切破坏的机理有二种看法:其一认为水平剪应力是剪切破坏的根本 原因。在当时似乎是一个合理的方法,因为学者和工程师{f_J都熟悉钢板梁中腹板铆钉的作 用和术梁中剪力键的作用。另一派认为剪切破坏的主要原因是斜拉力,1899年WRitter 等的试验证明了斜拉力机理的正确性,才结束了水平剪应力准则的讨论,到1906年,Morsch 提出了计算平均剪应力的计算公式,即r=Q/bho,井以此作为衡量主拉应力的标志。 近百年米,国内外研究者提出了许多关于剪切破坏的机理,以至于钢筋混凝±受弯 构件的抗剪承载力计算模式从20世纪初到目前为止形成了多种理论模式。其中主要有桁 架理论、极限平衡理论、塑性理论、压力场理论、软化桁架理论、桁架一拱理论、桁絮拱理论。-3- 第2章钢筋混凝土受弯构件抗剪承载力理论模式和计算方法综述2.2.1桁架模型由文献【15】~【19】对桁架模型综述如下: W.Rittcr及Morsch提出的设计钢筋混凝士梁腹筋的桁架模型的基本假定是带有斜裂 缝的钢筋混凝±粱可州铰接桁架代替,混凝土和钢筋都为匀质各向同性材料,混凝土不能 承受拉力.沿梁宽剪力是均匀分布的。桁架的受压上弦杆为混凝土,受拉的下弦杆是纵向 受拉钢筋,腹杆则由受拉的箍筋及裂缝间受压混凝土斜杆构成。对于等截面梁为具有平行 弦杆的桁架.并常假定斜裂缝的倾角为450。 用桁架模拟法设计梁腹部抗剪钢筋,方法简单,概念明确,一直沿用至今。但是随 着试验研究]j作的进展.在抗剪设计规范中对一些经验性的规定还常有改进,譬如剪力的 分配.原来是完全不考虑混凝土的抗剪作刚。全部剪力均由腹部钢筋承担;1909年 A.N.Talbot的试验指出:箍筋并没有承受全部剪力,他建议规定胺部钢筋至少承担总剪力 的2/3,混凝土承担部分不多于总剪力的1/3:1927年EE.Richart则提出规定混凝土承担 某常量剪应力值。许多试验指出,混凝土能承担的名义剪应力并不是与其抗压强度厂’成正比,而是和抗拉强度有关,大约随V‘~√丘的增大而提高,并且和纵向受拉钢筋及腔部抗剪钢筋有关。对预应力混凝十构件还随预应力度的提高而增大。我国原来的铁路桥 涵设计规范(TBJ 2-85)中关于抗剪钢筋的设计条文就是按j!{{上述模式制定的,对普通钢筋混凝土梁规定混凝土能承担的主拉应力为【口¨!】或f ap,】,对预应力混凝土粱规定箍筋承担60%的主拉应力。 前述的古典桁架模式,在剪力分配方面没有考虑各荷载阶段裂缝分布不同,应力状 态不同而带来的差别;在计算箍筋应力时没有考虑腹板相对刚度的影响.而且不能满足变 形协调的原则。 为改进简单桁架模型 存在的缺点,ELeondardt 等建议将受压弦杆看作倾斜 的.提出了考虑腹板刚度影 响的修正桁架模式。 桁架模式中箍筋和斜压杆的应力计算,如图2.1 所示箍筋对梁纵轴倾角为 口,斜压杆倾角为。的平行弦桁架,荷载剪力为K,髑2.1桁架模式中备杆件的内力根据结点A各内力的平衡 条件,可得:t=Cd sin口=l sin卢 式中,cd为斜压轩的内力,正为与斜裂缝相交的箨箍筋内力的合力。(2一I)-4. 湖南大学结构工程专业fii{士学位论文;钢筋混凝土受弯构件抗剪承载力的研究由桁架的几何关系,可得箍筋间距s为 J=jd(cota+cot卢)单位梁氏范围内箍筋承受的力为:三:5竺jdsinfl(cota+cot卢):盟s式中.A。为沿梁长间距为s的箍筋的截面面积:上为箍筋的应力。设总剪力K,部分由桁架模式中箍筋承担(以),部分由混凝士承担(K)。为便于殴 计麻用,写成名义剪应力的形式.即:V。=vc+匕vl2砑C 2荔(2--5)s将式(2―5)代入式(2―3),并令Z亏‘,则所需箍筋面积为:4。瓦丽而Vs万sbw。面丽v而-v,了sb.’sin∥(cot口+cot卢)工sinp(cot口+cot卢),(2叫) P 叫写成配箍率有:H2击。万而面Ttu--厕V=2(2_7)当口=450,芦=900时t∥l_(V。一V。)毵 设斜压力cd均匀分布在桁架的斜杆中。斜杆的有效高度为,=SXsin口=jd(cota+cotfl)sin口。因此在桁架模式中斜压应力可近似按下式计算:小品bw=丽jdsIin a(‰cota cotp)=丁sin a蒜(cota。叩 J’6。+2+cotb')(2_8)、‘。’2.2.2极限平衡理论极限平衡法计算梁的抗剪承载力,就其本质而言。主要是采用试验统计公式,并给 公式赋予一定的物理概念和解释【2…11”。如众所周知,对一个达到承裁能力极限状态的斜 截面,其总的爱剪承载力吒可由以F几个剪力组成:圪=K’+圪+■+k+圪式中(2―9)K’一有腹筋梁混凝十受压区的受剪承载力瞻一纵向受拉钢筋的销栓力;一5. 第2章钢筋混凝十受弯构{牛抗剪承栽力理论模式和计算方法综述以―斜裂缝面上的骨料I咬台力; Kv啊一垂赢箍筋的受剪承载力: 以b-一弯起钢筋的受剪承载力。 由于上式中的五个抗力彼此是相关的,它们与荷载类型和作用位置、混凝土强度等 级以及几种钢筋的配置方式有关。从理论上米看,没有建立起合理的材料本构关系和变形 21 e c 0 协调关系是不能求解的。苏联学者A.c.B B等提出的斜截面极限平衡理论am】,可以较好地理解在弯矩和剪力共同作用下斜截面的剪力传递机理。在斜截面的计算图形中考虑了下列内力:斜裂缝顶端混凝土中的纵向力_Ⅳ。,和剪力Q州与斜裂缝相交的纵筋中的轴力Ⅳ|羽I剪力QI:与斜裂缝相交的横向箍筋中的轴力Qx;作用在斜裂缝上的混 凝二卜皎台力的纵向和横向分力|v,和Q。。该理论取斜截面上部为脱离体,列出了四个内 力平衡方程式和一个变形方程式。再取斜截面下部为脱离体.列出了三个内力平衡方程式 年lI三个变形方程式。根据上述十一个方程式可以求解出斜截面上的十一个未知数,其中包 括骨料咬合力和纵筋销栓力。 斜截面极限平衡理论有如下特点: 1)共同解斜截面上内力平衡方程组(即轴力、剪力、弯矩平衡方程式)而不是孤立 地解弯矩和剪力平衡方程式; 2)计算中除考虑混凝土和横向钢筋内力外.还考虑了斜裂缝上混凝±的咬台力和级 向受拉钢筋中的轴力和剪力: 3)混凝士中的轴力和剪力不是按照经验公式确定的,而是按照在斜裂缝的形成和发 展过程中由正应力和剪应力的分布图形及平面应力状态下混凝土的强度理论确定的。虽然极限平衡理论可以获得相当高的计算精度,但这种理论需求解多个联立方程, 计算比较复杂,应用不方便。2.2.3塑性理论由文献[23]}[1124]对运用塑性理论求解钢筋混凝士梁的抗剪承载力综述如下; 塑性理论是材料研究的一个分支.引用经典的塑性理论来解决钢筋混凝土结构在复 杂受力状态下的强度问题(壳体、粱、板、结点的抗剪、钢筋的粘缩),取得了不少成果。 1 979年5月由国际桥梁和结构工程协会和丹麦技术大学结构研究试验室联合主办,在丹 麦首都哥本哈根举行了“钢筋混凝土塑性”学术讨论会。总结交流了在这之前十年到十五年来的研究成果。2.2.3.1基本假定1)材料的应力应变关系假定钢筋是刚塑性材料,其应力应变关系如图2.2中的OAB表示.并且假定钢筋混 凝士粱中的钢筋不承受剪应力缄所谓的“销栓力”。此外,梁中的受压钢筋因受力较小而 赂去不计:混凝土也视作为刚塑性材料。其应力鹿变关系假定为因2.3中的OCD所示, 这样的假定会引起相应的误差,但在分析结构的极限承载力时,倒也能在一定程度上反映 材料的力学性能,并能据此得出有一定精确应的极限荷载值。.6. 湖南大学结构工程专业硕士学位论文:钢筋混凝土受弯构件抗剪承载力的硪究2)材料的屈服条件由于假定钢筋仅承受拉力?处于单向受拉状态,其屈服条件为:吒=R;混凝土的屈服条件采用“库仑(Coulomb)假定”,当一点斜面上的正应力与剪应力之间达到下列关系时。混凝土屈服:H=C--o-land,,这个假定在平面应力状态下,在拉―拉区基本上与试验结果相符或略偏于不安全,在拉一压区偏于不安全,在压一压区偏于安全。。0 风卜――』瞄2.2钢筋的应力应变关系3)塑性铰线在按塑性理论的上限解中,假设结构破坏时形成一个机动体系,该体系由若干个刚 性医组合而成,各个刚性区之间由塑性铰或塑性铰线相连,然厉建立塑性功方程,即外荷 载所作的外功应等于结构内部所作的塑性内功。塑性内功全部集中在塑性铰或塑性铰线上。l――――――一【-――――一图2.3混凝土的应力应变关系。f %卜――上4)混凝土的有效抗压强度疋=哦式中o。为混凝土的有效抗压强度,工为混凝土的圆柱体抗压强度,p为经验系数根据对试验数据的分析可近似取值为D=O.8一t/200或u=0.7一正/200。之所以要引进系数”.主要原因是:由于混凝士的塑性变形能力是有限的,不一定 能完全达到下限解中比较理想而均匀的压力场,在上限解中的塑性铰线上各点的压应力也 未必都相等。其次,梁腹部混凝土所受压应力是通过纵筋和箍筋传递的,传力比较集中, 导致抗压强度的降低。此外,加载初期出现的某些斜裂缝弗不就是最后的斜裂缝等因素都有关系。2.2.3,2研究成果11集中荷载有腹筋梁的抗剪强度一7. 第2章钢筋混凝土受弯构件抗剪承载力理论模式和计算方法综述√y(u―y)Q 上6^0.5uy=≤ c;5∥一一2)均布荷载有腹筋粱的抗剪强度D阢拍揣卜+隔]0.5生缸鱼缸 生bu墨吼>05v:互墨茎o.5-h/los矿v:鱼堡>o.5一^/,os仃.3)集中荷载无腹筋梁的抗剪强度南=玎而却=篆鼍14)均布荷载无腹筋梁的抗剪强度cz川,j邑:啦拍赫忙耠, 黑f…/t)5.o加(”…… h)2十2上述有腹筋梁和无腹筋粱在集中荷载和均布荷载作用下的抗剪强度是按塑性理论求 得的下限解和上限解,同时也是精确解。此外,丹麦和其他国家的学者还研究了设置斜箍 筋和弯起钢筋的矩形梁、T彤梁、连续粱以及同时受到轴向力的梁、预应力粱、深梁、牛 腿等的抗剪强度.有的只是初步的成果。按塑性理论来推求钢筋混凝土粱的抗剪强度是一 种研究动态.这种方法的概念明确,理论性和系统性很强,计算比较简洁。 但是与其他结构中的情况相同,按塑性理论来求解,只能获得极限荷载值,而不能 反映结构在使用阶段的性能,如刚度和裂缝情况。即使在破坏阶段.由于采用了理想化的 应力场或破坏结构,计算简图与结构的实际受力状态也不完全一样.并且不能确定破坏斜 截面的位置。2.2.4压力场理论假定钢筋混凝士构件中,假设腹板开裂后仅有压力存在,故称“压力场理论”。首先 是Lampert和Thurliman以及Elfgren根据塑性理论建立压应力场的角度公式,后来Collins 在1 973年从桁架模式的应变协调条件导出了与1 929年Wagner斜拉应力场公式相似的确 定压麻力场角度的公式。CEB―FIP 1978年标准规范把塑性压力场理论称为精确法而加以.8. 湖南大学结构工程专业硕士学位论文:钢筋混凝土受弯构件抗剪承载力的研究采用,1984年加拿大规范则采用了Collins的协调压力场理论。2.2.4.1协调压力场理论由文献【25卜一【31】对协调压力场理论综述如_卜:11基本假定剪应力p均匀分布在宽度为b。,高度为矾的腹板上:纵应变r,和主压应力的倾角口 在整个腹板高度上保持为常数,r。取在弯矩和轴向荷载作用下符合平截面假定构件中点 截面处的纵应变,可取0.002:不考虑混凝土的抗拉强度;倾角口的取值在150~750之间: 主压应变s:的最大值可假定为o.002;有效腹板高度以可取为受拉钢筋台力点至混凝土 受乐区压应力合力点之间的距离,但不小于0.9d。d为粱的有效高度。 2)出现斜裂缝后混凝土的应力应变关系 双向应变混凝土微元体一个方向为压应变,由于在另一个方向同时存在着拉应变, 混凝士的强度低于单轴受压时的强度,单轴受压时侧向应变仅是由于泊桑效应。在承受平 面内剪应力和正应力的钢筋混凝土平板的试验基础上得出当有侧向应变s,存在时混凝士 的最大抗压强度.厶…为:以。、=丑唬Z’/(o.8+170£。)式中旯平¨疵分别为材料系数和混凝二t密度系数,值得注意的是得到(2_一14)式的试件的钢筋均为双向均匀配置。在有侧向拉应变r,存在时混凝土应力~应变关系为^吒。[彘一c盘,2]3)协调方程yJcz邗,/’磷习一jUr、o.Mohr平均应变圆幽2 5Mohr平均应力圆.9.。I。圈2.4如果三个应变分量5,、s,和K已知t那么任意其它方向的虑变都能利用陶2.4中的Morhr 第2章钢筋灌凝土受弯构件抗剪承载力理论模式和计算方法综述应变圆从儿何关系中求得:,。=型卺≯:q+q=毛+岛和 z口=§二曼=墨1=三直=氐二曼(2--16)tan £Y―s2s、一£x 8"y―s2 EI―Es式中毛平¨占2分别为主拉应变羊ll主压应变,假定s:=一0.002,(2―16)式变为£l=F。+(s,+0.002)/tan 20 4)平衡方程(2―17)由图2.5的Morhr应力圆可得到以下关系:Z。=正I―vc。/tan包;毛=工l―k,tan0。;和(2一18)厶=工1一V。,(tan包+1/tanO,)式中正,、正:分别为混凝土主拉应力和主压应力(负):£、工,分别为x和Y方向的混 凝土应力e由基本假定有k,=V/bJ。,并忽略混凝士的抗拉强度,(2--18)式可变为小者他~Oo矗,cz~横向钢筋必须平衡混凝土中的斜压力(图2.6),故有:y=华≤i由(2一14)、(2―15)、(2―17)和(2一18)式可得以(2―2。)x÷。{》矗。然后再假定£,=O.002和s。=0.002,根据截面上作用的剪力K求出0值,再将疗值代入 (2―20)式中即可求出所需的抗剪钢筋。协调压力场理论能将平衡条件、协调条t旧I软化应力应变关系加以组合,应用于剪扭构件的计算,它与欧洲混凝土协会采用的塑性压力场相呼应,是抗剪理论模式的一火飞 跃。但该理论也存在着如下的问题: a)公式(2-一14)的试验依据是双向均匀配筋的平面板,而工程实际中的剪扭构件井-10. 湖南大学结构工程专业硕士学位论文:钢筋混凝土受弯构件抗剪承载力的研究非全部如此:b)火量的假定(如s:=O.002和s、=O.002)使得该理论模式与构件的实际受力状态有一定的出入。2.2.4.2塑性压力场理论由文献[32】~[37]对塑性压力场理论综述如下:1)塑性压力场理论的基本假定: 在极限荷载作用下,混凝土不能承受拉力,因此腹板中仅有受压的弦杆或受压的斜 杆:钢筋仅能承受其轴线方向的拉力或压力:仅考虑低筋截面,以保证混凝士被压碎前是 由钢筋屈服而破坏;在极限荷载作用下,亦即初始的弹性及非弹性位移和内力重分布发生 后,不考虑钢筋的销栓作用和骨料咬合作用;构造设计能保证不发生局部破坏;为防止混 凝土早期破坏,规定了揭凝士的压应力和名义剪应力的上限值。同时还限制混凝士压力场 的倾角口,以便控制内力的重分布范围。 2)受剪单元的强度 箱形截面两侧的腹板,以 及,形、丁形或者矩形截面的腹 板均可视为受剪单元。图2.6所 示的受剪单元上作用有:弯矩Dk杉圈2.6受剪单元的内力平衡图NM轴力.v和剪力V。桁架内力为上、下弦杆中的轴向力F.及^,竖向箍筋的内力AZ,以及混凝土斜压应力场口。的合力 D,斜压应力场的可变倾角为 n。根据平衡条件可得:SmaD:上(2―22) (2―23) (2―24)(2―_25)(2―_26)吒5丽忑i2丽磊赢,一N―M+兰cota。2h2F=一N+丝+一Vcot口 2 h 2’A。^=V×6--,tana对于低筋截面应满足下列塑性条件:上弦杆‘s瓦=4厶(2―27) 第2章铡筋混凝}受弯构件抗剪承载力理论模式和计算方法综述下弦杆 箍筋f s‘.=Al矗A。{.毛A。{。(2―28)(2~29)式中‰.‘l及A,岛为屈服内力,A。,A?及A。分别为上弦杆、下弦杆和箍筋的截面面 积。工。t‘.利瓜分别为各钢筋的屈服强度。对了_.仅承受弯矩和剪力的梁仅有两个屈服条件:f=‘l=Al厶月w,w 2Aw,一(2―30)代入公式(2-_25)和(2_-26),可得弯矩希I剪力的极限值^毛和圪为:c啪 ‘.=丝h+丘2(2_32)(2―03)以知=K×;tanat。。。:垒丘一h式(2_-34)代入式(2_.32)可得(2__34)铲等+;×堕Awf,h虬=凡^瑚 ㈣"若剪力圪=0(纯弯状态),塑性弯矩为若弯矩M。=0(纯剪状态),塑性剪力为:_。=扫再硒H ㈣ M 一 瑚 阳Q"故可得其相关方程为3)斜压虑力场的倾角口篑+c毒卜,印考虑塑流开始时受剪单元的塑性应变增量.若取垂直予裂缝方向的开裂程度用裂缝 参数£R(平均裂缝应变)表示.则有箍筋应变E,=SR COS。口纵向应变SI 2SRSill‘口一 一,又因为为简化,略去混凝土斜压杆的应变,则有剪切麻变y=s,tana+£。cot-12? 湖南火学结构工程专业硕士学位论文:铆筋混凝土受弯构件抗剪承载力韵研究‘=‘cot 2口羽I£。=‘+£..由咖/da=0,求得剪切变形最小时的斜压应力倾角a应满足下列条件:tan‘口=‘/£,(2-_41)在设计时须将倾角口限制在一定的范围内,以使得箍筋及纵筋在构件破坏时都能屈 服,并考虑在使用荷载下的裂缝宽度不应超过容许值。 纵筋屈服时毛=‘.裂缝参数为 箍筋屈服时‘=s,,裂缝参数为s。=‘(1十cot 2口) £R=Ey(1+tan 2a) (2-_42)CEB.FIP1978年规范对确的限值为tani≤tan口≤兰。5 3受剪单元的应变协调条件2d:业鱼sI÷£a4)受剪单元的应变协调条件 5)受剪单元的应力应变关系tan2口:鱼二鱼Ss+fd在应变协调方程确定以后,再应用桁架内力平衡方程,以及混凝土和钢筋的应力应 变曲线,就可以计算出构件在剪力及弯矩作用下的结构行为。其破坏准则是以混凝士斜压 杆中的平均应力达到某极限值为准。受剪单元钢筋的应力仅与其轴线方向的应变有关,不 承受垂直于其轴线方向的剪力,其应力应变曲线通常可以采用双直线形。受剪单元混凝土 的平均应力与平均应变的本构关系不同于标准试仆的试验结果,要考虑裂缝的软化效应, 主拉应变的影响以及箍筋的不利作用等。2.2.5软化桁架理论由文献【38】~【54】对软化桁架理论综述如下; 为改进古典桁架模型理论.主要经历了三个发展阶段,第一个重要的发展是Lampert 和Thurliman认为斜压杆与钢矮之间的倾角不必给定为450,并以此为基础导出三个基本 的平衡方程,从而解释出为什么在一定范围内配筋率不同的纵向钢筋和横向钢筋在构件破 坏时都能屈服,这种模型称为变角桁架理论模型;第二个发展是Collins导山了变形协调 方程.可以用来确定混凝土斜压杆的倾角,该理论因需假定混凝土的平均主应力与平均主 应变均符合Mohr应力圆与Mohr应变圆,且主应力方向与主应变方向~致.所以称之为 压力场理论:第三个发展是Veechio和Collins发现了掘凝土斜压杆的软化现象,他们提 出了混擞十的软化应力~应变曲线.其中软化效虑取决于两个主应变的比值,这个理论在 一定范围肉能够以较高的精度来预言备种受剪或受扭钢筋混凝士构件的试验结果.而且还-13- 笫2章钢筋混凝土受弯构件抗辫承载力理论模式和计算方法综述可以计算构件开裂后加载全过程变形。 Veechio和Collins的研究着重于对正方形的正交配置钢筋的钢筋混凝土平板(890× 890x70ram)进行了双向应力状态研究。他们在专用的试验设备上进行了几十块钢筋混 凝土平板的试验,比较系统地研究了不同混凝土强度、不同配筋情况、不同试件尺寸、不 同正应力和剪应力条件的影响。当直接采用压力场理论Mohr应力、应变圆关系对受剪和 受扭构件进行计算时,计算值少则高出20%~30%,多则高山50%~60%。他们从实际钢 筋混凝土双向受压扳的实验结果得出:此时由于主拉应变的影响,混凝士抗压强度有一定 的降低,即混凝土“软化”现象。这一研究成果促进了钢筋混凝土剪、扭构件变角桁架理 论向软化变角桁架理论的转变,使得钢筋混凝土剪扣理论模型的研究有了实质性的进展。 美国体斯敦大学Thomas T.C Hsu教授也相继进行了类似的研究,并在专门制造的大型试验机上进行了常用钢筋直径的1400×1400X400ram正交配筋试件在双向拉一压受力 条件下的试验,主要研究配筋率、配筋问距、配筋方向及荷载历程几个问题。Thomas tC.Hsu在1986~1997年期间发表了一系列的有关的论文,井将软化变角桁架理论称之为“软化 桁架理论”,应用于混凝土受扭构件、钢筋混凝土矮剪力墙、矩形混凝土深梁、剪力传递试件等多种剪扭构件。2.2.5.1基本假定1)钢筋混凝土构件中,混凝土平均应力服从Mohr应力圆,混凝土的平均应变服从 Mohr应变圆,且主应力方向与主应变方向一致; 2)忽略钢筋的销栓作用与混凝土骨料的咬合作阁: 3)钢筋的应力~应变曲线呈弹塑性,混凝土的应力~应变曲线采用软化应力应变曲 线,软化系数由主拉应变大小决定。 上述三条假定中最基本的是第一条假定,也就是钢筋混凝土服从压力场的假定。由 于混凝土是非弹性体,当非弹性体变形较大时主应力方向与主应变方向有较大偏差。根据 Vecchio和Collins的研究,取两个主方向一致所造成的误差在±100之问。由于第二条假心佃离-E目 岳岳-番_h一'定的缘故,从理论上讲,当抗剪钢 筋为粗钢筋或抗剪配筋率较大时, 按软化桁架理论计算结果应偏低,Z:p.f下砼钢筋砼由于不计骨料的i空台作用,在反复 荷载作用下除桁架作用外其它抗剪 机构均已随之退化,所以软化桁架 理论计算结果更接近于反复荷载作 用的结果。 承受剪应力和正应力作用的 钢筋混凝土微元体,如图2.7所示。,砼图2 7钢筋混凝土微元体上的应力纵向和横向钢筋的方向分别表示为 ,轴和,轴,构成l--t坐标系。从而,正虑力为口.和0。,剪应力为.14. 湖南大学结构工程专业硕士学位论文:钢筋混凝土受弯构件抗剪承载力的研究在斜裂缝形成后,混凝土杆承受压力而钢筋起拉杆作用。从而构成了桁架。与纵向 钢筋成倾角口的压杆指向d轴,可假定这个方向也是主压应力和应变的方向。取与d轴相 妥肖的方向为r轴,构成了与主应力和应变方向相同的d―r坐标系。在d和r方向上的 主应力分别为口d和口,2.2.5.2平衡方程仃1=O"d COS2a+寸r sin 2口+PI彳(2-_46) (2._47)(2-_48)仃£=吼sin 2a+盯。COS2d十P,,f|【=(00一口,)sinGCOS“ 式中01.o广分别为f和t方向的正应力(受拉为正);rI广在H坐标系中的剪应力(正方向示于图);口d,。i一分别为d和r方向的主应力(受拉为正):Pl,卢广分别为,和,方向的配筋率:』,。‘一分别为,和f方向的钢筋应力。2.2.5.3变形协调方程毛=岛COS:口+占。sin 2口(2__49)疗I=毛sin2口+6"r COS2口(2-_50) (2-一51)h=(毛一‘)sjn口cos口式中£I。si一分别为I和t方向的平均应变(以拉为正); y,i一在卜_f坐标系中的平均剪应变(正方向如图中r.。);5d。rr分别为d和r方向的平均主应变(以拉为正)。2.2.5.4材料本构关系Vecchio和Collins提出.对于软化混凝土,可假定在d方向上棍凝土的应力和应变服从两个方程:对于上升段,川≤kf―c2正【2(分丘‘纠‘2_52)对于下降段.…‘I,疋=钟一c华半,2]式中.j5-c“,,r0_叫#软化混凝土中,与最大压应力相应的应变,可取为.0.002(以压为负): 第2章钢筋混凝土受弯构件抗翦承载力蔓坚论模式和’开算方法综述r。一混凝土的峰值应变,其值为r o,^(以压为负) 上一混凝土的圆柱体抗压强度(以受压为负);^一混凝土的软化效应系数,取丑=扣万二雨。口,=丘£,,方向上混凝土的应力~应变关系可用下列两个方程表达: 对上升段(s,≤£。),(2_54)(2_―55)对下降段(£,’t,)q=%扪+ V/五1o.005』式中Ec一混凝土的初始弹性模量,取为一2正/岛。。i一混凝土开裂时的应力.假定为4√Z£。,一混凝土开裂时的应变,取为吼,/E。 对于纵向和横向钢筋,可假定其应力一应变关系呈弹性一全塑性关系当q≥£¨时,彳=工。,当q<s¨时,』=EsI 当s。≥矗时,Z=‘,当F.<£”时,-,:=Es式中丘―钢筋弹性模量:(2__56) (2__57)石t,矗一分别为纵向和横向钢筋的屈服强度: r"t r,【_分别为纵向和横向钢筋的屈服应变。2,2、5.5软化桁架理论的应用及存在的问题关于剪切问题的11个方程中共有14个未知数。这些未知数中有7个应力(0.、D.、 r”口d、口,、石、石、)和5个应变(Fi、f.、r”f d、f,),还有角度口和材料系数^。 如果给定其中三个未知变量,则从上述11个方程式就可求出1 1个未知变量。另一种简化 的方法是略去混凝土的拉应力,取。f_O.这是因为混凝土的拉应力a.比压应力口。小一 个数量级。这种简化方法已应用于矮剪力墙、框架墙扳和受扭箱形截面梁,但是在剪力传 递强度和深梁问题中仍需考虑o,,以达到较高的精度。 综上述,软化桁架理论是经钢筋混凝土受剪和受扭构件的设计方法走向统一的尝试, 为了解决剪切问题,从平衡、协调条件和材料的本构关系导出了包含14个变量的1 1个方 程式。为了解决扭转问题,还引入了包含6个附加变量的6个附加方程式。这一理论可应 用于各种受剪构件,也适用于受扭构件;不仅可用于计算结构的抗剪和抗扭强度,而且还 可计算变形。但软化桁架理论同时也存在着如一F不完善之处; 1)桁架模型计算中,承受压力的杆件截面尺寸选择是一个值得深入研究的问题,剪 力传递试件和矮剪力墙的试验分析,引进了应力分布系数,实质上它反映了截面.16. 湖南大学结构工程专业碗二匕学位论文:钢筋混凝土受弯构件抗剪承载力的研究尺寸的选择,截面中的应力分布咀及剪跨比笛因素的影响:2)在计算模式中,如何考虑次庶力是另一个值得深入研究的问题: 3)软化桁架理论对剪跨比的影响需引进经验系数才能较好地符合试验结果,这表明它对这类有弯矩作用的构件尚有待进一步完善; 4)在基本假定中忽略钢筋的销栓作用与骨料咬合作用也值得分析其适用条件。对纵 向钢筋配筋较高的构件,忽略销栓作用可能会带来一定的误差; 5)试件均为双向均匀配麓的矩形板,因此对只有单向配筋的构件(如浅粱)能否适用有待研究。2.2.6桁架一拱模型由文献【55】和[56】对桁架―拱模型综述如下: 桁架拱模型假定构件的抗剪强度由桁架作用和拱作用迭加而成。“拱作用”由混凝土压杆承担,不需要抗剪钢筋参与:“桁架作用”由抗剪钢筋羽1混凝土共同参与。2.2.6.1基本假定1)混凝土的有效强度忽略混凝土的抗拉强度,假定混凝土的压应力必须小于有效强度v口。,口。为混凝土单轴抗压强度, r为有效系数,采用Nielsen建议的有效系数。”2%。o?7一恭(。B单位为MPa)ZUU(卜58)2)受弯钢筋的强度 假定桁架作用破坏的原因是由于构件腹部混凝土压坏或腹部钢筋的屈服。而不是因 为底部或顶部纵筋的屈服:桁架作用中上下弦杆的距离等于顶部和底部纵筋的间距。2.2.6.2抗剪承载力桁架作用: 压杆作用:一=馘P。d0 cot≯ K=b(D/2)(1一p)v,r。tan9(2―59) (2―60)舯tan一=J再一去p={(I+cot2≯弘。a。},00i)Mp。盯。eot庐+tan0(1一f1)b(D/2)uaB(2―61)(2―-62)桁架作用和压杆作用的迭加:K=v+F.17. 第2章钢筋混凝_t受弯构件抗剪承载力理论模式和计算方}去综述式中口。为混凝士的抗压强度;口wy为抗剪钢筋的强度,且o。≤25t7B;庐为桁架模型中压杆的倾角:口为混凝土压杆的倾角:B为构件截面宽度:D为构件截面总高度;, 为上下部纵筋之间的距离;p。为构件的配箍率。 cot的值取以下三式中的最小值cot=2.0(2―64a)(2~64b)(2―164c)cot≯=^,(Dtan目)cot≯=√u口B I(pwo"。)一l桁架一压杆模型认为弯剪破坏是由于塑性铰区骨料咬合作用的减小和混凝士的软 化,并且认为构件的抗剪强度随着塑性角转动的增大而减小。该模型能适用于梁、柱和剪 力墙结构的非塑性铰区的抗剪承载力设计以及构件塑性铰区的延性设计。是继压力场理论 后,计算模式被设计规范采纳而应用于工程实践的又一成功范倒。但从混凝土斜压杆的倾 角口的计算来看,该模型最适用的还是框架柱的抗剪承载力计算。2.2.7桁架拱模型由文献【57卜【6l】对桁架拱模型综述如下:钢筋混凝士梁在受剪过程中同时存在着“桁架”作用和“拱”作用.其受力模型可 比拟为桁架拱。曲线形压杆既起桁架上弦压杆的作用又起拱腹的作甩.既可与梁底纵向受 拉钢筋一起平衡荷载产生的弯矩叉可将斜向压力直接传递到支座;垂直腹筋可视为竖向受 拉腹杆;腹筋间的混凝土可视为斜腹杆:梁底的纵筋则可视为受拉下弦杆。2.2.7.1集中荷载作用下1)无腹筋梁: 2)配有垂直腹筋的梁:吒=o.55师一a)暖bho吒=o.55(√万:焉F一丑)阢6氏(2―65)(2―_66)3)既配有垂直腹筋又配有水平腹筋的梁:例彤畸一小舞譬厶陋-18一(2―67)式中^一剪跨比.^=口腩。:Ⅲ一系数,m=1+p,,L牙/‘p。。.卢厂分别为垂直腹筋和水平腹筋的配筋率: 湖南大学结构工程专业硕士学位论文:钢筋混凝士受弯构件抗剪承载力的{l】f兜矗,五h_一分别为垂置.腹斯科I水平腹筋的屈服强腰;P一为混凝土的强度折减系数,u=0.8一正1165或偏安全取u=0.7,眠 Ⅲo2.2.7.2均布荷载作用下1)无腹筋梁:圪=055[而丽-f,4^M玩 2)配有垂直腹筋的梁:圪=o.55『√i万面丽一,/4h]旺bho3)岬 哪)删.ss[瓣圳。小嚣譬b既配有垂直腹筋又配有水平腹筋的梁:沪 ? 删川 p (式中㈦+去等c争2桁架拱受力模型综合考虑了混凝土受压和腹筋的作用.引用了混凝土在双向受压状 态F的强度准则.求出了考虑垂直腹筋、水平腹筋和剪跨比、跨高比影响的抗剪承载力计 算公式,上述公式能适用于浅粱(“^>5)、短粱(2<矗珐≤5)和深梁(fo胁≤2)。2.3国内外规范混凝土受弯构件抗剪承载力计算方法目前国内混凝土结构设计规范有:GBJl0-89混凝土结构设计规范Ⅲ(以下简称GBJ10.89规范)、DL,r 5057.1996水工混凝土结构设计规范【2】(以下简称水工规范)、港口工程混凝土设计规范【"(报批稿,以下简称港工规范)、铁路桥跨设计规范【4l(征求意见稿, 以下简称铁路桥规)、高强混凝土结构设计与施工指南【∞(以下简称高强指南)、JTJ 023.85 公路钢翁混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范【61(以下简称公路桥规)。国外具有代表性 的混凝十结构设计规范有ACI 318M.89美国钢筋混凝土房屋建筑规范【B】(92年修订版, 以下简称美国规范)、CEB―FIP 90欧洲模式规范【9l(以下简称MC 90)、BS 8110英国混凝 土结构规范m’(以下简称英国规范)、Eumcode 2欧洲混凝土结构设计规范l“】(以下简称 欧洲结构2)、C H H n 2.03.01.84前苏联混凝土及钢筋混凝土结构设计规范¨2】(以下简 称苏联规范)、CAN3,A 2313.M84加拿大钢翁混凝士国家标准【2≈(以下简称加拿大规范)、 NZS3101新西兰混凝土结构设计实用规范【”1(以下简称新西兰规范)、1975日本钢筋混凝 土结构计算规范?暨解释【w】(以下简称日本规范)以及1990日本钢筋混凝土结构设计指 南【”】(以F简称日本指南)。 上述国内外各本规范均给出了一般受弯构件的抗剪承载力计算公式,但对于深受弯 构件.只有GBJ 10.89规范队水工规范【2l、港工规范f3I和美国规范Io】给出了计算公式。为更女,地对GBJ 10.89规范11l混凝十受弯构件抗剪承载力计算方法进行修订,将上述国内外.19. 第2章钢筋混凝土受弯构件抗剪承载力理论模式和计算方法综述各本规范公式列如表2.1和表2.2,以便进行比较和分析。2.3.1国内外各本规范计算公式形式的比较 2.3.1.1一般受弯构件从表2.1可看出,国内外各本规范关于一般受弯构件抗剪承载力的计算公式有三种表 达形式:两项和形式、两项积形式和单项式形式。在表2.1所列出的十五本规范.绝大多 数是采用两项和形式{只有公路桥规的钢筋混凝土构件抗剪承载力计算采用两项积形式:而MC 90规范、欧洲规范2的变角桁架比拟法和加拿大规范的一般方法由于采用变角桁架模型或协调压力场理论而采用单项式。2.3.1.2深受弯构件表2.2所列出的给出深受弯构件抗剪承载力计算公式的四本规范中.水工规范【”、港 :[规范lzJ和美国规范I”的公式能适用于跨高比不大于5的深受弯构件,采用的公式形式为 混凝土项、竖向分布钢筋项和水平分布钢筋三项和的形式;而GBJ 10。89规范Ⅲ公式仅适 用于跨高比不大于2的深粱,采用的是单项式形式,但在单项式中考虑了纵向受拉钢筋配筋率和水平分布钢筋配筋率的影响。2.3.2国内外各本规范计算公式考虑因素的比较影响钢筋混凝土抗剪承载力的主要因素有混凝-十强度、剪跨比、纵向钢筋配筋率、 截面尺寸效应、轴向力、预应力、T形和工字形截面受压翼缘的有利作用、配箍率和箍筋 强度等。表2,3为国内外各本规范中一般受弯构件抗剪承载力计算公式考虑参数的比较。 从表2.1可看出,混凝土强度、纵筋率、尺寸效应和受压翼缘的有利作用均在混凝土项中 加以考虑。剪跨比除了铁路桥规pl在混凝土项和箍筋项都出现了剪跨比之外,其余规范均 在混凝土项中考虑剪跨比。2.3.2.1混凝土强度直接采用混凝土轴心抗压强度五作为混凝土强度指标的规范有:GBJ 10?89规范Ⅲ、 水工规范121、港工规范f”、欧洲规范2t“1的可变斜撑法、MC 90规范[91、加拿大规范∞】的 一般方法和日本设计指南Ⅲl。 直接采用混凝土轴心抗拉强度上作为混凝土强度指标的规范有:铁路桥规f41、欧洲规范2…】、MC78指南和前苏联规范【”】。采用混凝土圆柱抗压强度的平方根√工’作Y,j混凝土强度指标的规范有美国规范【。J、新西兰规范¨,】、加拿大规范125l的简化方法:采用混凝土强度等级的平方根√R作为混凝土强度指标的规范有公路桥规161。其它规范中,英国规范I101采用0兀,25作为混凝土强度指标,日本规范ml采用的混.20. 湖南大学结构工程专业碗士学位论文:铡筋混凝士受弯构件抗蚺承载力的研f究凝士抗剪强度正约为抗压强度的1,20~1/2.5。2.3.2.2剪跨比剪跨比是影响混凝土受弯构件抗剪承载力最主要的因素之一.其考虑形式主要有两 种,即计算剪跨比d/h。和广义剪跨比M/Yho。在箨本规范中。采用计算剪跨比的规范有:GBJ10.89规范…、港工规范队水工规范队欧洲结构2t“坪nMC 90规范【9】;采用广义剪跨比的规范有公路桥规【6】的预应力混凝土构件计算公式、铁路桥规f41、美国规范【81、加拿 火规范Ⅲl和日本规范f”1:公路桥规[6】的钢筋混凝_十构4'-I:计算公式中虽然没有体现剪跨比, 但在公式的推导过程中实际上包含了临界剪跨比的影响:前苏联规范1n】在斜裂缝的投影 长度计算同样也是对剪跨比的考虑。在表2.1所列出的所有规范中,只有英国规范㈣没有 考虑剪跨比的影响。2.3.2.3纵筋率 如表2.3所示,公路桥规【6】、铁路桥规【4I、美国规范队英国规范㈣、欧洲规范2[I”、新西兰规范【”】及欧洲模式规范78年设计指南的无腹筋构件计算公式中都考虑了纵筋率的 影响,其考虑形式均为(1+口p)。2.3.2.4T形和工字形截面的受压翼缘的作用上述规范如表2.3所示,只有铁路桥规14l和前苏联规范lu】的计算公式中体现了受压翼 缘的有利作用.其余规范将受压翼缘的有利作用作为安全储备而没有在公式中体现。2.3.2.5截面尺寸效应高强指南弘英国规范【…、欧洲规范21”】的标准方法和港工规范【”对截面的尺寸效应都加以了不同程度的考虑,但考虑方式有所不同,英国规范f州以h。=400ram为界限,对h。 <400ram的构件,乘以表2.3所示的增大系数:欧洲规范2…l的处理办法相同。只是以 ho=600mm为分界点:而高强指南【5l和港工规范m则是以ho=800mm为分界点,对截面有 效高度大于800ram的构件.分别乘以表2.3所示的折减系数,并规定对‰>1100mm的 构件均按‰=1100mm折减。2.3.2.6轴向力和预应力如表2.3所示,国内外各本规范对轴向力和预应力的考虑主要有三种考虑方式:第一 种是在混凝_t项加以考虑。如铁路桥规14】、欧洲规范2l”1的标准方法、MC 78设计指南、 前苏联规范【”j、美国规范【。1和新西兰规范fol;第二种是将轴向力和预应力分别作为抗剪承 载力计算公式的单独一项,如GBJ 10?89规范【‘J:另一种是对钢筋混凝士构件和预廊力混 凝土构件采用二套公式计算,如公路桥规16】。-2l- 笫2章镪筋混凝土受弯棚件抗翦承蛾力理论模式和计算方法综述2.4本章小结本章综合评述了近~个世纪以来发展形成的有关混凝土受弯构件抗剪承载力的理论 模式。列出了国内外混凝土结构设计规范的抗剪承载力计算方法,对比分析了它们的表达 形式和对抗剪承载力主要影响因素的考虑及其参数形式,以作为GBJ 10―89规范相关条文 修订的参考依据。-22. 吕甚羹差萎 薹 羹 罟 gVl Vl季 萎 蓁誉Vl圣o 占Vg.岳VI暴&.X.&.X占培V甚一 叵暑Vl暑ol。AIV。导VI暑oImAl V。olm o『m导锕 稍 椰oIm ol m导郑旺抓姐匠Fo囊奇l”心 =寸I心 筠__FuF霹g≮jn寸I”≮ 嗣P_捌”心 嗣__奇【”心 筠P_o =nN乏军5挥篓R赫皤霰蝠圣霉”烈疑l翼电昱匦藿喜I毒蕊c;薹癸试富gR罐睡富蟮芒窭"斟州繇噼搔器。议掣 扑■匿爿妒吾IH窭摄扑K位署蓁审啉 羹。柱瓣=鼍 耋一蠢 q..辩 垂詈薹喜 喜喜萋毽童专副耋2了II嚣旧毽谊 廿 裂羹孽云。蓬是婴蠢 F耋。选罨昌@q舄o Ⅵ k襄 ≥羹姿3飞立.t 、^蒌睫蕈F qqvIo 口楚吐 oo k《g%;oj。 《捌nn善飞 ≈ 飞一寸I窭≤{ 趋鬟才幢警苫≮I一 心 三寸I”心 罱 。≮I 毒害。n寸I心n詈詈6孓。’qX苎飞詈 选盂+o 心 日飞I心屯;奄鲁 b“弋L i飞基0i|0I冷 ―■;'一IJ菪等 鼍。硝骠燃钕蜮虹辱村鄹帮剐f罐睡器辐章霉静烈叫群骥蜒器斟n塔S薹q o o钆v、一I口蓬斟毒 2l咚__l卜n o 呻+、。殴lL景}q毒Iln』《+窖 电 J《N-上0o《墨扑瞎oq羹 藿耄心薹墓 黍髫蒸饕尊管羹氯可羹j僻辅萋| 羹奏察蒙萋蓉望蓁 羹 誉牮羡 垂 曩蓁瞎§gVI▲Vi f蓄qN噼+JL蒌+謇 挺蓉 o 也v鎏董连 由q” 一 。墨蒜蔫羹V『W.、-k曾窖莩VI暑AlolmV毒Im oIm锕 邗导部、宅k§9 oIo,飞芑nKo鬟寸I 吣b《§q n o萋军}代―摹h聚餐蜜蟮芒蜒静魁堕龟长匠o董014一I∞|I寸l o占、1要茗窖乎――S岛 飞羹《+呷 寸I苛弋字。吣Io梃富餐文辑甚欷辖章霹静科州繇蠼蝮摹。杈髫掣扑书匿爿巾醛H霉蟠扑K侄幕毳≤ 享妄 e要量I葺量高+岛”I篁毽t毽薹隆 l、oQII蔷 t睫――苫F q吗≈C_一lN曩导 幅薹! =,-oI止羹枭l羹曩冀睡羹羹*蟹 吸之魁礁疑÷串印缸羹i 曙囊 囊喜一 o萎 霎6一“ _j。?。耋蓦抓量&薹州j’。一^e j1。_vIe善X堇耋。玎羔。飞Vl苎\c抓NVl 湘。毒誉囊。V。1.≈V≥施鼍。l≮窖'F-4答亲冀 萋毒瑶硎。三吐掣:1毒 t掌》、/鼍心N羹 蚓一彳量品篇蜡军{收酥士乓智辎秘割式辑睡宣塔末嚣妒斟刊港蝉接g梧H鞴≤j。0iFo型4一弋l q一: 毽IIF:七fi' 毽。j飞飞Iol 二薹审≤尊£吨彳F lF睦一l、。《l专蚓墨墨I戳塞媾gll=!; I一 狂岳璀:I.骘. 邑幕差戛蚤晕 哑冬霪错羹州一群擎林 c_N噼垂薹纛 最≯葛 。霉nn导莩叫《一山+II莩莩酱叠一苗藿R 暴足0昌 。N迤 ”:窖l≮II三i呻了硝鞘垂季盘g盘=__一^l扣 眨暴g三 书2ll 毽、I毫。VI弓答器k,∞ 一II毽电羹鄹芷《龄世帮g谳匝霉醴酏州Rj辛祷钕#静楚墨讯位匠9 丑 9 ≈喈II VI―_薹萋吉V文I9 ≈RIIVI__§nVI气罟罱d上VI等量喜蓍__N 9Vloqq9S“Vl S”VI S。VI≈吣¨VIS霸≈呻IIVIP_萤晷 董nVI迤EAI≈谈言gR辅幡靛蜒壮霎肾馘=F藩骧寝晤~议嵇掣扑二1器爿如舌!IH蜒姆将≮怔毳蕊譬吣II姜”VIq”吣寸P_吣寸气节吣冀基三:一VI≮qVI^墨 蚕吐Wq型=冀商Fn××嗨KI 譬oVI ―f芋 咚禽V/口VIIf。8蜀0吾童一疆羹 罂塞 羁羹 彗羹 蕊囊 聪 黑羹 蠢萎一 蠢羹翥 最8n浆6 “臼并-R"41基 鼍l窖_4_-c;i《彳f《耋I蓬高lg青i∞i毡R毽 辑霉《引薰三 jVlVl二II∞一卜_o羹硝蜡燃仅潞#辱何辎嵇箭R鞯谣京辖牟霉静姒刊繇孵拯器褂一转丑o oⅥq ― nVIA飞蕊~电《IS一毒II§nVl 帚蔓吣q呻笤,、耋彗nN豢wI ―I芋II《咚q亭l囊骚翼囊 媳。,晕乏状革辞捌璺釜啊謇一牛盈样。裂 湖南大学结构工程专业碳=匕学位论文:t锕筋混凝士受弯构件抗翦承栽力的研究第3章国内外规范抗剪承载力计算方法与试验资料 的比较及对主要影响因素的分析3.1概述GBJ10.89规范…中混凝土受弯构件抗剪承载力的修订:[作主要是基于对试验数据的统计分析来确定公式的基本形式嗣I公式中各系数的取值,并通过试验数据与国内各行业规 范和国乡}混凝土结构设计规范的取值进行比较后最终确定计算公式。并且规范修订工作应 当保持规范体系的连续性和体现我国的经济技术政策。本文共收集到895个矩形截面无腹 筋浅梁试验数据,402个矩形截面有腹筋浅梁试验数据【62卜m】。其中符合中国建筑科学研 究院关于“混凝土结构规范受剪、受扭、冲切、深梁计算方法专题讨论会”会议纪要(1997 年7月)要求(主要是限制试件的截面高度不得小于300mm、混凝土立方抗压强度不得 小于15N/ram2和箍筋强度不得火于450N/mrfl2。)的有164个承受1点或2点对称集中荷 载矩形截面无腹筋简支梁数据、122个承受集中荷载矩形截面无脱筋连续梁和约束梁数 据、60个承受均布荷载矩形截面无腹筋简支梁数据:98个承受1点或2点对称集中荷载 矩形截面有腹筋简支粱数据、89个承受集中荷载矩形截面有腹筋连续梁和约束梁数据、25 个承受均布荷载矩形截面有腹筋简支粱数据。此外,还收集到14个承受集中荷载矩形截 面无膨筋短梁数据、14个承受均布荷载矩形截面无腹筋短梁数据、48个承受集中荷载矩 形截面有腹筋短粱数据、4个承受均布荷载矩形截面有腹筋短梁数据:64个承受集中荷载 矩形截面无腹筋深梁数据、14个承受均布荷载矩形截面无腹筋深梁数据、49个承受集中 荷载矩形截面有腹筋深粱数据、16个承受均布荷载矩形截面有腹筋深梁数据。在国内外 规范公式的比较过程中,混凝土和腹筋的强度用标准值,并且不考虑结构的重要性系数。3.2浅梁抗剪承载力规范公式计算值与试验值的比较利用收集到的试验数据。对具有代表性的GBJ 10-89规范【。】、美国规范【”、英国规范【”1、 欧洲规范211q、港:亡规范p1、铁路桥规14)、公路桥规m、新西兰规范I”j茅Il MC 78设计指南 共9本规范分有腹筋简支梁、有腹筋连续粱乖J约束粱、无腹筋简支梁、无腹筋连续梁和约 束粱进行试验值与计算值的比较,其中欧洲规范2…】的计算公式为标准方法。计算结果如 表3.I~表3.8所示。各袭中平均值为试验值比计算值。.29. 第3章国内外规范抗翦承载力计算方法与试验资料的比较及对生蔓影响然I素的分析3.2.1规范公式与矩形截面有腹筋浅梁试验资料的比较 3.2.1.1集中荷载有腹筋简支浅梁试验值与规范公式计算值的比较承受l点或2点对称集中荷载矩形截面有腹筋简支粱(试验数据98个)表3.LMC 78^\l,p均值 I变异系数GBJ10美国规范I.6500 O.2608―89 1.3670 0.2655英国 规范i.5190 0,2958欧洲 规范2.L 6880港工 规范.1.359铁路 桥规1.3860 0.180l公路桥规l,3290 0.2954新西兰I.2830 0.3145指南.1_5900 0.18790.298l0,2620/¨\.I?f,均值承受集中荷裁矩形截面有腹筋连续梁和约束粱(试验数据89个)68J 10―89 l_2570 0 3478表3.2美国规范1.3860 0.2972英国 规范1.2410 0.2784欧洲 规范21.4450 0.3124港工j;!I【范I.2040 0.3413铁路 桥规1.2436公路桥规I.2100 0.2682新西兰I.1260 0.2846等苫lI.3440l变异系数0.24180.2850|厂\ls卜均值承受集中荷载有膜筋总数据计算结果(试验数据187个)6BJ 10―89 1.4090 0.3119表3.3公路美国英国规范1.3870欧洲规范1.5230 0.290l结构2l_5730 o-3143港工 规范1.2840铁路桥规1.31500.2156桥规1.26700.286l新四兰l-2100MC 78指南1.4700 0.2454l变异系数0.30760.304l0.30943.2.1.2均布荷载有腹筋简支浅梁试验值与规范公式计算值的比较/\l,卜均值l变异系数承受均布荷载矩形截面有腹筋倚立粱(试验数=II}25个)GBJ―89 2.3610 0.239210表3.4 公路美国英国规范2.8270规范3.67900.2163欧洲 规范23.16200.1941港工ji!I!范2,4780 0.2445铁路桥规桥规2.81100 2253新西兰2.1790 0.1791抽C 78指南0.18723.2.2规范公式与矩形截面无腹筋浅梁试验资料的比较上述9本规范中.除公路桥规16】的钢筋混凝士构件抗剪承载力计算公式是两项积外, 其余公式均采用两项和形式。其中美国规范l”、英国规范【…、欧洲结构2…1以及新西兰规 范m】均明确第一项为受弯构件出现斜裂缝时的抗剪承载力。GBJ 10.89规范I‘】公式中第一 项t是代表无腹筋梁的斜截面受剪承载力的偏下限值。3.2.2.1集中荷载无腹筋矩形截面浅梁试验值与规范公式计算值的比较./\I平均值承受l点或2点对称集中荷载矩形饿耐光腹筋觞支梁(试验数据164个)68J 10―89表3.5MC 78美国规范2.2660 0.4943英国 规范l-89100.662l欧洲 结构22.7160 0.6896港工 规范2.0710 0.4727铁路桥规1.6510 0.2996公路 桥j|!Il1.50800.4006新西兰1.4710 0.5799指南3.0590 0.25962.07lO 0.4727l变异系数.30- 湖南大学结构工程专业碘一I:学位论文:钢筋混凝土受弯构件抗蚺承戴力的岍究承受集中荷载矩形截面无腹筋连续梁和约束粱(试验数据122个)表3.6新西兰1.6590 0.3827MC 78l\\l平均值 I变异系数GBJ―8910美国 规范2.3760 0,3045英国龇范2.2120 0.3777欧洲 结构22.3590 0.4210港工规托2 0190铁路公路桥规1.3120桥规1.4460 0.3005指南2.0890 0.28852.01900.35660,35660.2689承受集中荷载无腹筋梁总数据计算结果(试验数据286个)表3.7新西兰ll\\、『平均值 I变异系数GBJ10美国规范2 3130―89 2 0492 0.4280英国 规范2.0280 0.5442欧洲港工规范2.0490 0.4280规范22 2540 0.5809铁路 桥规1.5050公路 桥规1.4790 0.3653嚣苗I255206510】0.41980.31230.49770.3273l3.2.2。2均布荷载无腹筋矩形截面浅粱试验值与规范公式计算值的比较承受均布荷载矩形截面无腹筋简支粱(试验数据60个)表3 公路8l\\l,I‘均值GB3―89i0荧国规范5.6110 0.5700英国规范4.6900 0.6244欧洲 规范25.06100.6344港工 规范3,42200.585l铁路 桥ji!l!桥规新西兰4,16800.6393MC 78指南3.42200.58521变异系数3.2.3各本规范公式中混凝土项与箍筋项所占成分的比较为了解国内外规范计算公式中混凝土项和箍筋项各占的比例,对收集到的187个承 受集中荷载矩形截面有腹筋粱数据进行分析,结果如表3.9所示:/\l混j晏l土项集中荷载有腹筋粱混凝土项与箍筋项所占比例的比较GBJ 10―89 0.487表3.9MC 78港工 规范0.486O.514铁路 桥规0.547美国规范0.45l英国 规范0.500欧洲 规范20.479指南0.558平均值0.501I箍筋项O.5130.4530.5490.5000.5210.4420 499对收集到的25个承受均布荷载有腹筋粱试验数据进行分析,结果如表3.10所示:均布荷载有腹筋简支粱混凝土项与箍筋项所占比例的比较表3.10由表3.9可看出,所比较的七本规范公式计算集中荷载试件时.混凝土项所占比例为 45.1%~55.8%。箍筋项所占比例为44.2%~54.9%,从平均值米看,两者之比为1:1;由 表3.10可知,所比较的五本规范公式计算均布荷载试件时,混凝土项所占比例为64.2%~ 71.o%.箍筋项所占比例为29.0%~35.8%,从平均值来看.两者之比为2.15:l,即同样的 规范公式用于计算均布荷载作用下的试件混凝土项所占的比例要比用于计算集中荷载作用的试什大。.31- 第3章国内外规范抗剪承载力计算方法与试验资料的比较及对主要影响因索的分析32.4国内外规范公式与试验数据比较结果的分析从试验数据分析比较,可以得山以下三点结论:1)各本规范公式对承受】点或2点对称集中荷载矩形截面有腹筋简支梁的适用性较 好,试验值与计算值之比均为1.3左右,离散系数在0.25左右,这与各本规范计算公式火 都由此类试验数据统计得到的有关。从总的计算结果来看,我国的铁路桥跨规范f一埽『公路 桥规Is】的计算公式较为完善.国外规范中,欧洲模式规范平JI美国规范Iq计算公式对有腹筋 构件适用性好。这四本规范中,铁路桥跨规范【4l以软化桁架理论{7%为基础,对影响斜截面 承载力的几个主要因素如混凝土强度、剪跨比、纵筋率、预应力和受压翼缘的有利作_f_}j等 考虑比较全面。欧≯H模式规范以塑性斜压场理论为基础,各利,影响参数考虑也较为全面。 2)当上述九本规范用于无腹筋粱斜截面承载力计算时.除铁路桥跨规范【一1公式外, 其他八本规范公式计算结果均不能很好的与试验值吻合。可以看出,这八本规范计算公式 中混凝土承担的剪力远小于无腹筋梁的实际承载能力,这与各国规范公式中混凝土项是取 梁出现斜裂缝时的抗剪承载力或为无腹篾粱抗剪承载力的偏下限值的事实一致。 3)上述公式用于承受均布荷载有腹筋梁承载力计算时,破坏荷载与计算值的比值为 3左拓.用于承受均布荷载无腹筋梁承载力计算时有的甚至达到了4.这说明计算公式对 均布荷载梁斜截面承载力计算偏于保守。同时也说明了荷载作用类型是影响受弯构件抗剪 承载力的一个重要因素。 因此,GBJ 10.89规范¨l受弯构件斜截面承载力计算公式修订应确定一合理的计算模 式,全面考虑各种重要的影响因素对斜裁面抗剪承载力的作刚,通过试验数据对各参数进 行分析.提出合理的计算公式。3.3短梁、深梁抗剪承载力规范公式计算值与试验值的比较如第2章表2.2中所示,目前国内外混凝土结构设计规范中,给出了深受弯构件(1/h。 ≤5)抗剪承载力计算公式的仅有GBJ IO.89规范I”、水工规范【“、港工规范Ⅲ羊¨美国规范I”,并且GBJ 10.89规范11l的计算公式只适用于深粱(t/ho≤2)的抗剪计算。3.3.1规范公式与矩形截面有腹筋深受弯构件试验资料的比较规范公式与集中荷载有腹筋深粱试验数据的比较(试验数据49个) 表3.1l 荧国简化公式,|、~~~l平均值GB.T 10-89 1.35l 0.1682水工规范1_024 0.2385港工规范1.267 0.2605英国详细公式1.5612.6630.3649l变异系数0.2715胤范公式与集中荷载有腹筋短粱试验数据的比较(试验数据48个).32- 湖南大学结构工程专业硼:l二学位论文:钢筋混凝土受弯构件抗剪承载力的研究规范公式与均布荷载有腹筋深粱试验数据的比较(试验数据16个)表3 13规范公式与均布荷载有腹筋短梁试验数据的比较(试验数据4个)表3.143.3.2规范公式与矩形截面无腹筋深受弯构件试验资料的比较规范公式与集中荷载无腹筋深梁试验数据的比较(试验数据64个)表3.15规范公式与集中荷载无腹筋短粱试验数据的比较(试验数据14个)表3.16规范公式与均布荷载无腹筋深粱试验数姑的比较(试验数据14个)表3.17规范公式与均布荷载无J墁筋短粱试验数据的比较(试验数据14个)表3.183,3.3深受弯构件规范公式与试验资料比较结果的分析从表3.tl~表3.18的中、美四本规范深受弯构件与深粱平lI短梁的试验资料的比较结 果可得到以下结论: 10.89规范【’l和水工规范【2l的深受弯构件计算公式计算值与试验值比较的变异 系数最小,证明了GBJ 10.89规范【lJ深粱计算公式虽然是采用单项式,但其形式简单,应I)GBJ用方便.与深梁试验数据吻合较好,并也能适用于短梁的抗剪承载力计算.有其可取的一面。2)与一般受弯构件一样,由于公式的第一项并不代表无腹筋深受弯构件的抗剪承载 力而是山现斜裂缝时的荷载或无腹筋深受弯构仆抗剪承载力的偏下限值.因此各本规范t【fjf.33- 第3章国内外规范抗剪承载力计算方法与试验资料的比较及对主娶影响因素的分析于计算无腔筋深受弯构件对一般偏于安全,变异系数较大,尤其是美国规范f8j。 3)均布荷载作用下的深受弯试件偏少,特别是短粱试验数据,因此使得表中的计算结果缺少代表性。3.4钢筋混凝土受弯构件抗剪承载力主要影响因素的分析影响受弯构件抗剪强度的参数很多。F.Leonhardt在文献(15】中提到约有20个,其中 主要有:荷载类型(集中荷载或均布荷载):荷载位置和梁的长细比(离支座的相对距离口,‰或相对弯矩与剪力之比M9‰,均布荷载作j:}j下的细长比I/h):荷载作用方式(商接或间接、r:球荷载):纵筋的配筋率及强度;抗剪腹筋的配筋率及强度:混凝土强度及混 凝二卜-的颗粒组成;构件裁蕊形状;承重结构的系统(单跨粱还是连续梁)等等。以上各参 数对受弯构件抗剪承载力的影响并不是单独作用的,而应当是耦连的,因此本章利用收集 到的试验数据。对影响抗剪承载力的儿个主要因素:混凝土强度、纵筋率、剪跨比、截面 尺寸效应和配箍特征值只进行了定性的分析,具体定量的分析将在本文第4章中讨论。l 6。毒I譬154i:jl25202530赫404550例3 I砼轴心抗拉强度对无J】复筋梁抗剪承载力的蟛响豳3.2砼立方强度对无腹筋梁抗剪承载力的蟛响蠢奎0.90 80.70 6 ‘1 1 7 22:’2 629,21020:’o帅5‘1丘60|墨i 3.3砼轴心抗拉强度对无腹筋粱抗剪承载力的影响|堇l 3.4砼立方强度对无且复筋粱抗蚰承蛾力的影响.34. 湖南大学结构工程专业硕二卜学位论文:钢筋混凝土受弯构件抗剪承载力的研究3.4.1混凝土强度混凝土强度愈高,钢筋混凝土受弯构件抗剪承载力愈火,但构件的抗剪强度与混凝 土的抗压强度并不是成直线关系。苏联人试验【771表明以混凝土抗拉强度表示混凝土强度 更符合试验结果,铁路桥规制订的主要单位西南交通大学结构工程研究所报告m】认为“试 验表明,K与五。呈抛物线关系.与上基本上呈线性关系。”。同时,清华大学早期不多的 试验【,,j表明,无腹筋梁的抗剪强度并不与摧凝土抗压强度成正比,对于强度等级为20~ 90N/mm2的混凝土,梁的抗剪强度大体上与Z的平方根成正比。并且高强混凝土无腹筋梁 的抗剪强度当剪跨比^稍大时,试验值均低于计算值,偏不安全。本文对收集到的无腹筋梁试验数据进行了分析:图3.1为南非人E.J.VandenBerg的试验资料I“1,图3.3为美国人K.G.Moody的试验资料162】,表示当其他条件相同时,混凝士轴心抗拉强度‘对无腹筋梁抗剪强度的影响。图3.2、凹3.4分别为对应于圈3.1和圈3.3的试验数据时混凝土立方抗压强度走。对无腹筋梁抗剪强度的影响。 由幽3.1~图3.4表明:无腹筋梁的抗剪强度与混凝土立方抗压强度疋。呈非线性关系 而与混凝土轴心抗拉强度』基本上呈直线关系。因此.从试验资料的角度来看,在新规范 的抗剪承载力计算公式中,采用轴心抗拉强度.矗作为混凝土强度参数更为合理。3.4.2纵向配筋率纵向受拉钢筋穿越斜裂缝有”销栓”作用,能直接承受一部分剪力,并且纵筋约束斜裂 缝的扩展.增强了棍凝土骨料豹咬合作用,同时也阻滞了粱的中和轴的上升,从而使剪压 区高度增大。所以纵筋率在一定的范围内越大,构什的抗剪强度也随之增大。国内外已有 的试验资料足以证明纵向钢筋配筋率对构件的抗剪强度的影响是明显的。本文对收集到的 无腹筋梁试验数据进行了分析:图3.5为英国人R.Taylor的试验资料l“】,图3.6为美国90 9B0 870 76也6 tL 8 I5I.2I{1 G】,822 22.452100p100p例3.5纵筋牢对无腹筋粱抗鲍承载力的影响刚3,6纵筋率对无腹筋粱抗剪承载力的影响s.Rajagopalan等人的试验数据[SOl,表示当其他条件相同时,纵筋率对无腹筋粱抗剪强度的影响。.35. 第3章国内外规范抗剪承载力计算方法与试验资料的比较及对主要影响因素的分析从图3.5和图3.6可看出:纵向钢筋配筋率在一定范围内变化时,无腹筋粱的抗剪强 度与纵筋率基本上呈线性关系。3.4.3剪跨比国内外大量的试验资料分析表明,剪跨比对无腹筋梁抗剪强度的影响是显著的,剪3 5 3毒2.5娄2 1 510 50 I l522.533 54{.5 ^5圈3 7剪跨比对无腹筋粱抗剪承载力的影响图3.8剪跨比对无腹筋梁抗剪承载力的影响跨比愈小时,其抗剪强度愈大。剪跨比对有腹筋梁的影响仍然存在,但试验资料【631分析 表明在有腹筋粱中,剪跨比对抗剪强度的影响与配箍率的大小有关:当配箍率较小时,剪 跨比的影响较大,当配箍率较大时,剪跨比的影响有所降低。剪跨比能够描述构件的破坏 形式.当剪跨比较小时(^≤1.O~1.5),弯矩的影响很小,而承载力由剪应力和竖向应力 的作用确定:随着剪跨比的增大(^>L5),就肯定会出现翦力和弯矩共同作用的破坏情 况。剪跨比不仅反映截面上正应力与剪应力的比值,而且还反映了竖向压应力口。的影响。 在众多影响因素中,剪跨比的影响最为明显,不管是无腹筋梁还是有腹筋梁。无论是单因 素分析还是多因素综合分析,剪跨比在1~ 2 4范围内对构件抗剪强度的影响都非常显 8 著。本文对收集到的试验数据进行了分析: J是l^图3.7为英国人R.Taylor的试验资料fi6】,图●,●l3.}

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