混凝土受弯构件抗裂最小配筋率的讨论

简述GB50010—2002《混凝土结构设计规范》中混凝土受弯构件最小配筋率确定方法,对比中外混凝土设计规范中最小配筋率限值;通过工程实例阐明满足GB50010—2002规范中最小配筋率的钢筋混凝土受弯构件,其裂缝不满足规范限值的现象;以开裂弯矩作用下的裂缝宽度不超规范限值为原则,确定抗裂最小配筋率;分析结果表明:混凝土受弯构件抗裂最小配筋率控制设计。     

部分预应力混凝土框架扁梁裂缝控制验算探讨

通过算例阐述了二级抗裂要求的预应力混凝土框架扁梁在正截面裂缝控制验算中存在的预应力度较高，预应力筋用量较大，配筋率超出规范限值等问题。通过分析比较有关文献对裂缝控制的建议，结合工程设计，推荐了预应力混凝土二级抗裂要求的扁梁裂缝宽度限值和混凝土拉应力限制系数及扁梁配筋率的建议值。     

钢筋混凝土轴拉构件裂缝宽度验算的探讨

本文依据裂缝宽度允许值直接控制原理,导得轴拉构件按《混凝土结构设计规范》(以下简称新规范)验算的直接控制方程。据此,给出了设计图表,提出轴拉构件按裂缝宽度控制的截面设计建议;对裂缝截面间钢筋应变不均匀系数Ψ的表达式及配筋率ρ_(et)验算下限值的意义和取值作了分析。     

混凝土矩形贮液池抗裂验算的简化方法

对《给排水工程构筑物结构设计规范》(GB5 0 0 6 9 2 0 0 2 )中的构件最大裂缝公式进行变换 ,导出满足裂缝宽度要求的截面有效受拉区最小配筋率的计算公式。将受弯构件的最小有效受拉区配筋率列成计算表格 ,以简化矩形贮液池的抗裂配筋计算     

部分预应力混凝土及钢筋混凝土构件的裂缝控制

本文给出部分预应力混凝土梁以及受弯、偏心受压、偏心受拉、轴心受拉钢筋混凝土构件抗裂度及最大裂缝宽度试验和理论研究成果。 建议的计算预应力混凝土及钢筋混凝土构件抗裂度和最大裂缝宽度的公式用大连工学院等单位所作的试验资料作了验证。     

冷轧带肋钢筋混凝土受弯构件的变形和裂缝研究分析

冷轧带肋钢筋用在现浇混凝土受弯构件中，不仅可以节约钢材，而且可以提高构件的抗裂度，但其变形和裂缝宽度，采用现行规范的公式验算是明显不符的。笔者通过对现浇冷轧带肋钢筋混凝土受弯构件的试验研究，提出了一条计算裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数Ψ的修正公式，使其在钢筋混凝土受弯构件中应用的变形和裂缝宽度验算较符合试验结果     

最大等效钢筋直径控制钢筋混凝土构件的裂缝宽度

对最新修订的GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》裂缝宽度验算公式进行变换,首先提出用一新的正截面承载力计算中的纵向受拉钢筋配筋率、钢筋应力和钢筋直径的关系曲线代替常用的按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率、钢筋应力和钢筋直径的关系曲线;接着给出了结构设计时参考图表和应该注意的内容;最后提出钢筋混凝土受弯构件不需作裂缝宽度验算的最大钢筋直径的统一调整公式。在设计配筋时,只需计算出钢筋应力查表或根据调整公式就可以判定所选钢筋是否满足规范对裂缝宽度限值的要求。     

与有粘结相协调的无粘结预应力混凝土梁刚度及裂缝宽度计算方法

由于无粘结筋相对于其周围混凝土可发生纵向相对滑动,因此受弯构件中的无粘结筋对构件抗弯刚度的贡献及其对裂缝开展的抑制作用小于有粘结预应力筋。为了实现无粘结与有粘结预应力混凝土受弯构件刚度及裂缝宽度计算方法的协调和统一,提出了受弯构件中无粘结筋等效折减系数的概念,通过对无粘结预应力混凝土受弯构件的变形试验数据和按已有公式对设计试件的变形试算数据进行分析,得出了无粘结筋等效折减系数的建议取值(α=0.23)。用等效纵向受拉钢筋配筋率代替有粘结预应力混凝土受弯构件刚度计算公式中纵向受拉钢筋配筋率,用等效纵向受拉钢筋面积代替用于计算有粘结预应力混凝土受弯构件裂缝宽度的纵向受拉钢筋等效应力计算公式中的纵向受拉钢筋面积,就可分别得到与有粘结相协调的无粘结预应力混凝土受弯构件刚度及裂缝宽度计算公式,两公式计算结果与试验结果均吻合良好,可用于工程设计。     

钢纤维混凝土受弯构件裂缝宽度计算方法研究

在收集钢筋钢纤维混凝土的抗裂度及裂缝宽度等相关试验数据后,加以整理分析,对纤维混凝土结构技术规程规定的抗裂度及裂缝宽度计算公式进行分析,总结了其参数取值,指出该规范中的抗裂度及裂缝宽度计算公式是适用的,当钢纤维混凝土强度等级高于CF45时,钢纤维对混凝土构件裂缝宽度影响系数宜通过试验确定。     

混凝土基础筏板抗裂设计验算中的若干问题

为确保混凝土筏基的抗裂性能满足结构的耐久性、地下结构的抗渗漏性及外观质量要求,有必要按相关技术标准的要求验算并控制裂缝最大宽度。目前结构设计中,对允许带裂缝工作的混凝土筏基,通常主要凭经验预留温度后浇带控制裂缝,而较少按最不利工况验算裂缝最大宽度,或验算条件与内力组合有误,这是近年常见混凝土筏基局部裂损的重要原因。基于技术分析,结合实际工程设计复核,对混凝土筏基抗裂验算中的组合拉应力、地下水浮力作用、裂缝宽度控制标准、温度后浇带效能等诸问题进行研究和讨论。     

沉井结构裂缝宽度限值的选取分析与设计

沉井被用作地下构筑物时,截面配筋往往由裂缝宽度验算确定,按承载力极限状态计算所需配筋小于满足裂缝控制要求所需配筋,特别是刃脚根部以上1.5倍厚度的井壁。对于钢筋混凝土构件的裂缝,有各种不同的裂缝计算理论及包含各种不同变量的、各种不同形式的裂缝计算公式,保护层厚度也有不同的规定。结合具体工程,依据不同的现行规范选取裂缝宽度限值,进行裂缝宽度验算。通过分析表明:根据《混凝土结构耐久性设计规范》进行沉井设计,能在满足耐久性要求条件下减少配筋量多达25%,对类似工程具有借鉴作用。     

基于裂缝控制限值的地下连续墙弯矩分析

推导了由裂缝控制限值反算地下连续墙弯矩的计算方法。结合工程实例就裂缝控制限值取0.2或0.3时对地下连续墙的配筋率、极限弯矩以及荷载短期效应弯矩的影响关系进行了详细的讨论,得出按照裂缝控制限值进行地下连续墙设计,不但可以满足裂缝控制要求与极限承载力要求,而且可以优化配筋率的结论。     

钢-UHPC组合桥面板分段浇筑矩形接缝的轴拉性能

钢-UHPC(ultra-high performance concrete)组合桥面板中UHPC分段浇筑接缝导致局部的抗拉性能下降,可能引发严重的耐久性及安全问题。以实际工程中的组合桥面板UHPC矩形接缝为对象开展抗拉性能试验研究和理论分析。通过对组合桥面板接缝试件进行轴拉试验,考察了配筋率对矩形接缝区域抗裂性能的影响,揭示了矩形接缝的抗裂机理,探讨了接缝界面的黏结性能。试验结果表明：接缝开裂始于角隅处,接缝区域UHPC裂缝发展不明显,且接缝断裂面相对平整,属于脆性破坏。矩形接缝的抗裂机理分为横边抗裂与纵边抗脱离。接缝的抗裂能力取决于新旧UHPC界面的黏结强度,且接缝在轴拉状态下的界面黏结强度为3. 6～4. 7MPa。根据试验结果,对于处于轴拉状态下的UHPC矩形接缝,在按接缝不开裂或控制开裂宽度小于0.05mm进行设计时,构件的名义拉应力应分别低于3.5MPa或6.0MPa。此外,针对UHPC轴拉本构模型,基于能量等效原理及UHPC塑性简化模型,提出了UHPC软化段的等效残余抗拉强度,进而推导了配筋UHPC轴拉构件的主裂缝间距计算公式及接缝与UHPC主裂缝间距计算公式。对比试验结果,推导的主裂缝间距公式具有较好的精度,以期为实际工程应用提供理论参考。     

高强不锈钢钢筋混凝土梁短期受弯裂缝宽度和刚度计算方法研究

部分国产500 MPa不锈钢热轧带肋钢筋具有高延性、低弹性模量的特点,为研究配置此类不锈钢钢筋混凝土梁的短期裂缝与刚度特征,进行了6根配置不锈钢钢筋和2根配置普通钢筋的混凝土梁受弯性能试验,并分析不同混凝土强度和纵筋配筋率对短期裂缝和刚度的影响。试验结果表明：其他条件相同下,不锈钢钢筋梁与普通钢筋梁的裂缝形态基本相同,但不锈钢钢筋梁侧纵筋中心位置和梁底处的裂缝宽度均大于普通钢筋梁的;钢筋屈服前,不锈钢钢筋梁纯弯段的弯矩-平均曲率曲线呈双折线,但其开裂后刚度较普通试件的偏低,二者刚度之比平均为0.63;增加纵筋配筋率可减小裂缝宽度并提高受弯刚度。进一步收集相关文献中9根配置同类型国产不锈钢钢筋梁的试验数据,并对GB 50010—2010中短期裂缝与刚度计算公式的适用性进行评估。分析结果表明,按GB 50010—2010中的短期裂缝宽度公式计算得到的梁侧面纵筋位置处的平均裂缝宽度与最大裂缝宽度较试验值偏大,计算值与试验值之比平均分别为1.348和1.588;短期受弯刚度计算值较试验值偏小,二者之比平均为0.890,有必要对相关公式进行修正。建议将不锈钢钢筋梁的裂缝宽度控制位置调整至受拉边缘,且将裂缝宽度限值取为0.4 mm。通过统计分析,提出短期受弯裂缝宽度和刚度计算公式的修正建议。建议公式计算值与试验值吻合较好。     

Flexural behavior of high-strength,steel-reinforced,and prestressed concrete beams

To study the flexural behavior of prestressed concrete beams with high-strength steel reinforcement and high-strength concrete and improve the crack width calculation method for flexural components with such reinforcement and concrete, 12 specimens were tested under static loading. The failure modes, flexural strength, ductility, and crack width of the specimens were analyzed. The results show that the failure mode of the test beams was similar to that of the beams with normal reinforced concrete. A brittle failure did not occur in the specimens. To further understand the working mechanism, the results of other experimental studies were collected and discussed. The results show that the normalized reinforcement ratio has a greater effect on the ductility than the concrete strength. The cracking- and peak-moment formulas in the code for the design of concrete (GB 50010-2010) applied to the beams were both found to be acceptable. However, the calculation results of the maximum crack width following GB 50010-2010 and EN 1992-1-1:2004 were considerably conservative. In the context of GB 50010-2010, a revised formula for the crack width is proposed with modifications to two major factors: the average crack spacing and an amplification coefficient of the maximum crack width to the average spacing. The mean value of the ratio of the maximum crack width among the 12 test results and the relative calculation results from the revised formula is 1.017, which is better than the calculation result from GB 50010-2010. Therefore, the new formula calculates the crack width more accurately in high-strength concrete and high-strength steel reinforcement members. Finally, finite element models were established using ADINA software and validated based on the test results. This study provides an important reference for the development of high-strength concrete and high-strength steel reinforcement structures.     

玄武岩纤维筋海水海砂混凝土梁承载性能及使用性能影响因素研究

为提升玄武岩纤维（BFRP）筋海水海砂混凝土梁的承载性能和使用性能,提出采用纤维编织网增强水泥基复合材料 (textile reinforced ECC, TRE)复合层替代受拉区部分混凝土来限制裂缝和挠度发展。研究参数包括配筋率、截面高度、筋材直径和TRE复合层。结果表明:增大配筋率(或轴向刚度)和截面高度可提高承载力、减小挠度和裂缝宽度;采用直径较小的BFRP筋可减小裂缝宽度,但对承载力和挠度无显著影响;TRE复合层可在一定程度上提高梁的开裂荷载和承载力。此外,TRE复合层能有效地延缓梁的刚度退化,减小梁在使用阶段的挠度和裂缝宽度,其效果随着复合层厚度和纤维编织网层数的增加而越发明显。在使用荷载作用下,TRE复合梁的挠度值和裂缝宽度较未复合梁的最大值分别减小63.2%和71.3%。最后,基于截面分析法给出了TRE复合梁的承载力计算方法和最优配网率公式,承载力计算值与试验值吻合良好,相对误差总体处于16%以内。     

偏心受拉钢筋混凝土剪力墙受剪性能试验研究

对4个偏心受拉钢筋混凝土剪力墙试件进行了静力试验研究,研究发现：对于小剪跨比试件,轴拉力可以改善试件延性,同时降低剪力墙的受剪承载力和侧向刚度;提高剪力墙中的竖向分布钢筋配筋率可提高偏心受拉剪力墙的斜截面受剪承载力。GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中偏心受拉剪力墙斜截面受剪承载力计算公式可满足工程设计安全要求,但是该公式中未考虑竖向分布钢筋的贡献,对于竖向分布钢筋配筋率较高的剪力墙计算结果偏保守。提出了考虑竖向分布钢筋贡献的偏心受拉剪力墙斜截面受剪承载力计算式,同时,提出了偏心受拉剪力墙的设计建议,以期为实际工程设计提供参考。