关于《水工混凝土结构设计规范》轴心受压和小偏压构件相关问题的探讨

在电力行业标准DL/T 5057-1996《水工混凝土结构设计规范》的修订过程中,发现中外混凝土结构设计规范受压构件承载力计算公式的安全度设置水平存在较大差距.结合水工混凝土结构设计规范修订工作的需要,从相当安全系数的角度,对国内外混凝土结构设计规范中的轴心受压和小偏心受压构件承载力计算公式的安全度设置水平进行了分析和比较,提出了水工混凝土结构设计规范轴心受压和小偏心受压构件承载力计算公式的改进建议,可供水工混凝土结构设计规范修订时参考.     

水工混凝土结构设计规范二阶效应设计规定的修订建议

结合我国现行电力行业标准DL/T 5057-2009《水工混凝土结构设计规范》修订工作的需要,对中、美现行混凝土结构设计规范(GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》、DL/T 5057-2009《水工混凝土结构设计规范》和ACI318-19"Building Code Requirements for Structural Concrete")关于偏心受压构件自身挠曲引起的二阶效应(P-δ效应)的设计规定进行了分析和比较;针对中、美规范关于偏心受压构件自身挠曲引起的二阶效应(P-δ效应)的设计规定应用上不够方便的问题,在借鉴中、美现行混凝土结构设计规范相关设计规定先进经验的基础上,提出了水工混凝土结构设计规范修订稿中应用上较为简便的二阶效应(P-δ效应)设计规定的修订建议,可供水工混凝土结构设计规范修订时选用和参考。     

中美混凝土结构设计规范安全度设置水平的比较研究

根据中美两国现行混凝土结构设计规范GB 50010-2002和ACI 318-08关于承载能力极限状态的有关设计规定,以GB 50010-2002规范结构安全级别为二级的基本构件为基准,从分项系数设计表达式的相当安全系数的角度,对GB 50010-2002和ACI 318-08规范中的轴心受拉、轴心受压、大偏心受压、小偏心受压、正截面受弯、斜截面受剪、受扭、板受冲切等8种典型基本构件的安全度设置水平进行了计算分析和比较,并对我国混凝土结构设计规范提出了若干修改意见和建议,可供工程应用及我国混凝土结构设计规范今后修订时参考.     

对钢筋混凝土偏压杆件偏心距增大系数中截面曲率修正系数的讨论

在分析小偏心受压状态下钢筋混凝土偏心受压构件由二阶效应引起的弯矩增大规律的基础上, 讨论了用于偏心距增大系数极限曲率表达式的反映小偏心受压状态下截面极限曲率变化规律的截面曲率修正系数的各种表达方案的物理含义及其优缺点, 为国家标准《混凝土结构设计规范》的修订提供决策依据。     

中、美规范中受压构件的正截面承载力计算

对中国《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2002）和美国ACI 318M—05规范中钢筋混凝土受压构件的最小和最大配筋率、正截面轴心受压、偏心受压承载力及其配箍构造的规定进行了对比分析。结果表明：对于轴心受压构件,美国规范中受压承载力的折减系数小于中国规范;随着受力状态由大偏心受压向小偏心受压过渡,美国规范抗力折减系数的变化与构件的受力破坏特征有关,而中国规范的抗力折减系数基本不体现大、小偏心受压构件受力破坏特征的影响;对于高强混凝土,中国规范在确定混凝土材料强度标准值时引入了脆性系数,而美国规范通过较高的配箍率规定来保证高强混凝土构件的受力破坏特征与普通混凝土一致。     

水工钢筋砼构件裂缝宽度控制极限状态可靠度分析及分项系数确定

本文根据概率理论和试验统计资料对水工钢筋砼受弯、轴心受拉、偏心受拉和偏心受压等构件的裂缝宽度控制极限状态进行可靠度分析，并对分项系数确定方法进行探讨，可供修订《水工砼结构设计规范》时参考。     

公路桥涵设计规范中高厚比与长细比关系的讨论

本文对公路桥涵设计规范中，砖石及混凝土结构轴心受压构件和偏心受压构件的高厚比与长细比的关系进行了讨论，提出了计算偏心受压构件 β值的公式，并对规范中表3.0.3-2的数值提出了修改意见。     

中美英钢筋混凝土梁实用设计方法规范的比较

通过对中国《混凝土结构设计规范》(GB50010—2010)、《水工混凝土结构设计规范》(DL/T5057—2009)和英美规范对混凝土构件正截面受弯承载力进行对比研究。从正截面承载力计算方法、截面相对受压区高度进行了全面的对比分析。结果表明,钢筋混凝土梁正截面承载力的计算方法相对比较成熟,但中国规范提出的延性要求不如英美规范严格,且可靠度低于英美规范。     

高强钢筋混凝土偏压柱的裂缝宽度试验研究

通过9根HRBF500钢筋混凝土偏心受压柱和1根HRB400钢筋混凝土偏心受压柱进行单向加载试验研究分析,并与受弯构件试验裂缝宽度情况进行对比,可知偏压构件的裂缝宽度试验值与实测值之比要相对小于受弯构件的比值,应将规范公式中的钢筋混凝土偏压构件受力特征系数进行折减,提出了偏压和受弯构件受力特征系数的建议值.     

对新旧水工钢筋混凝土结构设计规范抗裂极限状态可靠度的验算

对原规范和新规范的水工钢筋混凝土轴心受拉、受弯、偏心受压和偏心受拉等构件抗裂极限状态可靠度进行了验算，验算结果表明两本规范４种构件的抗裂可靠度平均水平都能满足一般要求，而新规范的抗裂可靠指标较高。     

方钢管高强混凝土偏压短柱试验研究

以偏心率和混凝土强度为参数,对8根方钢管高强混凝土偏压短柱进行试验研究.结果表明:偏压短柱具有较好的弹塑性工作性能;偏心率和混凝土强度对构件的承载力均有影响,但偏心率的影响更为显著,随偏心率增大,紧箍力对提高混凝土强度的作用随之减弱,构件的承载力也明显降低,承载力的降低与偏心率的增加不呈线性关系;混凝土强度对承载力的影响与偏心率有关,当偏心率小于0.5时,提高混凝土强度可以明显提高构件的承载力,当偏心率大于0.5时,混凝土强度对构件承载力的影响较小.     

中和轴角对钢筋混凝土T形截面柱界限轴压比的影响

为了满足钢筋混凝土异形柱结构体系的抗震性能的要求,异形柱构件需要有足够的延性,从而避免其发生脆性破坏,而轴压比是众多影响异形柱构件延性的因素中最主要的因素之一.从大、小偏心受压构件截面的界限破坏条件出发,着重考虑中和轴角变化的影响,采用简化的平行线法计算中和轴的位置并采用数值分析对钢筋混凝土T形柱构件界限轴压比进行分析,得出各种中和轴角情况下的T形柱构件的界限轴压比及其变化规律,对比广东异形柱规程和天津异形柱规程中轴压比限值的规定,提出在特殊的中和轴角范围内应做相应的调整,并对钢筋混凝土T形截面异形柱轴压比限值提出了设计建议.     

钢-混凝土连续组合梁腹板局部屈曲分析

对连续组合梁负弯矩区钢腹板的稳定性进行了研究,分析了负弯矩区钢梁腹板在弯曲、轴向压力和剪切作用下的力学性能,提出了组合梁腹板在各种荷载作用下的局部稳定性简化计算模型,建立了非均匀受压、纯剪和弯剪复合受力状态下的临界屈曲应力计算公式;分别计算了钢梁腹板在非均匀受压和纯剪状态下的弹性屈曲系数,并根据偏心受压与剪切作用下的相关方程计算了钢梁腹板在复杂应力状态下的弹性屈曲系数;基于屈曲分析结果,提出了组合梁在弹性受力阶段钢梁腹板不设横向加劲肋的高厚比限值。结果表明：采用该方法确定的钢梁腹板高厚比更具合理性,且计算过程简单,结果偏于安全。     

RC偏压构件精细抗力概率模型

现行可靠度统一标准给出的RC偏压构件抗力统计参数较为粗糙,对其随偏心距值的变化考虑不够充分.针对此不足,采用Monte Carlo抽样方法并结合已有的各种抗力因素的概率模型,得到了不同偏心距和配筋率下的改进抗力概率模型.结果表明采用正态分布变量来拟合RC偏压构件抗力的分布具有较好的精度.在此基础上,对此改进模型应用于随机偏心距下RC偏压构件可靠度计算的适用性进行了实例分析.结果证实,当偏心距设计值接近或者大于界限偏心距值时,采用现行标准中的抗力概率模型来计算可靠度均会产生较大的误差,而采用文中建议的抗力概率模型则具有较高的精度;且现行可靠度统一标准因对抗力随偏心距值增大而减小的效应考虑不够而使得RC大偏压构件的设计偏于不安全.     

圆钢加固钢管混凝土偏压构件弯曲性能提升机制

为探索拱腹焊接圆钢对钢管混凝土偏压构件弯曲性能的提升机制,在ABAQUS软件中建立了圆钢加固钢管混凝土梁数值模型,并采用试验数据验证了模型的合理性。通过分析圆钢加固钢管混凝土偏压构件的弯矩-挠度曲线、弯矩-纵向应变曲线、环向应变曲线、约束指数和中性轴偏移规律,揭示了焊接圆钢对钢管混凝土偏压构件弯曲性能的提升机制。进一步,分析了圆钢直径以及构件长细比对圆钢加固钢管混凝土偏压构件弯曲性能的影响规律。结果表明：焊接圆钢可以降低截面中性轴的位置,增大受压侧钢管环向应变,从而提高了受压区混凝土面积,增强了受压侧钢管对混凝土的约束作用,进一步提升钢管混凝土偏压构件的抗弯承载力和弯曲刚度,并且圆钢直径越大提升幅度越高;圆钢加固钢管混凝土偏压构件的极限弯矩随着轴压比的增加而减小,减小的幅度随着圆钢直径和构件长细比的增加而增大,焊接圆钢提升大长细比偏压构件弯曲性能的效果更好,且对大长细比构件弯曲性能的提升效果随着轴压比的增加而增大。     

钢管初应力对钢管混凝土构件承载力影响的研究

论述了钢管初始应力对钢管混土构件工作性能影响的主要原因，及对这一问题进行研究的必要性，分析了对轴压，压弯和压弯扭剪构件承载力的影响，提出了验算公式和限制钢管初始应力比的建议。     

我国公路钢桥结构的可靠度校准分析

对公路钢桥结构的作用和抗力进行了统计分析并基于现行公路钢桥规范对其进行了可靠度校准.通过误差分析和现场实测得出了恒载效应的概率分布和统计参数,其中分别考虑了沥青混凝土和水泥混凝土桥面铺装层自重的不同影响.抗力分析中分别就材料性能不定性、材料及构件几何尺寸不定性和结构计算模式不定性进行了计算,从而得出了我国常用的两种桥梁用钢的抗力统计参数.按照现行规范,分别考虑不同作用效应组合、不同汽车运行状态和活载服从不同概率分布类型的情况下,采用JC法对轴拉、轴压、偏心受压、受弯和受剪等5种构件进行了可靠指标校准.最后经综合分析得出了各级结构在脆性破坏和延性破坏下的目标可靠指标建议值.     

型钢高强混凝土柱抗剪承载力的试验研究

通过20个混凝土强度为65.3—84.9 MPa的型钢高强混凝土柱在轴力和水平荷载共同作用下的试验,对型钢高强混凝土柱的抗剪性能进行了研究.试验主要考虑剪跨比、轴压比、配箍率和混凝土强度四个参数对构件抗剪性能的影响.由试验得到了水平荷载下型钢高强混凝土柱的破坏形态,分析了剪跨比、轴压比、配箍率和混凝土强度对构件抗剪承载能力的影响,提出了型钢高强混凝土柱抗剪承载能力的计算公式,公式的计算结果与试验结果符合较好.