关于建立拉/压弯剪扭统一计算公式的讨论

钢筋混凝土构件在拉/压弯剪扭的不同内力组合下,目前还没有一种可以被普遍接受的统一破坏理论。理论上长期不完善,直接影响到钢筋混凝土结构在各种复杂组合荷载下(特别是灾害荷载下)的强度计算。GB50010-2002《混凝土结构设计规范》[1]用试验数据回归的方法给出压弯剪扭组合受力下的剪扭承载力计算公式,但缺少拉弯剪扭的承载力计算公式。目前的修订工作是在2002版基础上加以改进,力图增加拉弯剪扭组合情况的承载力计算。作者基于近期的研究认为,钢筋混凝土构件在拉/压弯剪扭共同作用下的统一的计算公式实际上并没有解决,尽管根据目前的认识水平,新规范中构件承载力计算主要还是依靠试验数据回归,但是其基本内涵应该尽可能准确地反映构件破坏的机理,表达形式应该简明。这一点应该引起规范修订足够的重视。本文将以建立钢筋混凝土普通矩形截面构件在拉/压弯剪扭组合受力状态下的承载力公式为例,说明这个问题,以供今后进一步修改规范时参考。     

钢筋混凝土构件正截面强度计算的若干问题

前言 钢筋混凝土结构构件的正截面强度计算理论是钢筋混凝土结构基本理论之一。结构设计时,正截面强度计算,直接关系到构件的截面尺寸和配筋,因此它在设计规范中占有重要的地位。所谓正截面强度就是指不考虑剪力和扭矩影响时,构件的法向承载力。实际的结构构件往往不是单纯的拉、压、弯,而是复合受力情况,例如:压扭、剪压扭、弯剪扭……等     

原则和灵活(续一)

三、房屋结构构件应尽可能地多采用轴向受力构件,少用受弯构件、受扭构件和受剪构件。任何一个结构构件的受力状态不外乎是受拉、受压、受弯、受扭、受剪和它们间的组合形态。为了保证结构构件不受破坏,它的截面材料必须有足够的强度,使之拉不断、压不碎、弯不折、扭不曲、剪不断,这是从力学的观点来     

钢筋混凝土矩形截面弯剪扭构件截面的限制条件

本文在试验研究的基础上，对钢筋混凝土矩形截面弯剪扭构件截面限制条件进行分析，提出了实用计算公式。     

工字型钢筋混凝土复合受力承载力分析

在地震等复杂荷载下,工字型截面钢筋混凝土构件常处于拉、压、弯、剪、扭复合受力状态。目前世界各国对于这类构件复合受力的研究尚没有形成一套完善的理论体系和解决方法。采用改进的极限平衡理论建立工字型截面钢筋混凝土构件的承载力计算模型,并通过前人的试验数据对本模型进行验证。     

钢筋混凝土构件承载力统一计算模式研究

基于复杂受力下钢筋混凝土构件的受力相关性,以弯扭相关性作为连接剪扭相关性和压弯相关性的桥梁,推导了钢筋混凝土构件承载力计算的统一计算式,考虑了压弯剪扭四种受力状态的受力相关性。由该计算式推得的单一受力和复合受力状态下的承载力计算式与国内外试验数据符合较好,计算式不仅适用于所有单一受力状态下的承载力计算,还适用于压弯、剪扭、弯扭、弯剪和压剪5个两相关计算,弯剪扭、压弯剪三相关计算以及压弯剪扭四相关计算。按统一计算式得到的配筋量比GB 50010-2002《混凝土结构设计规范》的配筋量更为合理,且计算结果与试验结果吻合较好。     

拉-弯-剪复合受力混凝土构件的承载力计算研究

试验研究表明,复合受力状态下的钢筋混凝土构件的抗拉、抗弯、抗剪强度是相关的。以拉弯相关性、弯剪相关性为基础,根据截面满足的平衡条件,分别推导出矩形截面钢筋混凝土构件在小偏拉、剪力共同作用和大偏拉、剪力共同作用下考虑拉-弯-剪三者相关性的承载力验算式。通过对比试验数据,考虑拉-弯-剪相关性的构件承载力验算方法计算的结果与试验数据符合良好。从安全角度考虑,建议进一步修正GB 50010—2010《混凝土设计规范》中关于拉-弯-剪构件设计方法。     

弯剪破坏钢筋混凝土柱的荷载-变形关系

在传统的弯曲截面理论分析方法基础上,结合钢筋混凝土弯剪破坏柱的受力特点,对太平洋地震工程研究中心(PEER)钢筋混凝土柱抗震性能试验数据库中的试验数据进行分析,提出了一种确定弯剪破坏钢筋混凝土偏心受压构件荷载-变形关系的实用方法。研究结果表明:采用该方法计算得到的荷载-变形曲线与试验结果吻合良好,可用于确定地震作用下弯剪破坏钢筋混凝土偏心受压构件恢复力模型的骨架曲线。     

钢筋轻骨料混凝土矩形截面剪、扭构件的可靠度分析

本文利用我国新修订的《混凝土结构设计规范》的抗扭,抗剪强度设计公式,根据国内近年来所做的试验,按JCSS方法对钢筋轻骨料混凝土矩形截面纯扭、弯剪和弯剪扭构件进行了可靠度分析。     

高强钢筋混凝土复合受扭构件的延性分析

对压弯剪扭复合受力下,23根高强钢筋混凝土柱模型进行了试验研究,并结合9根普通强度钢筋混凝土柱的复合受扭试验数据,对压弯剪复合受扭构件的延性性能进行了综合分析。探讨了轴压比、相对偏心距、混凝土强度、加载方式及纵筋与箍筋配筋强度比等参数对复合受扭构件延性的影响。分析了以上各参数对构件的初始刚度、开裂刚度和极限刚度的影响及其变化规律。为钢筋混凝土柱的抗震设计提供了理论依据。     

钢筋混凝土构件受扭承载力对比分析

对中国、美国和欧洲规范中钢筋混凝土纯扭构件的受扭承载力和最小配筋率要求进行了对比,并基于各国钢筋混凝土纯扭构件受扭承载力的试验结果对受扭承载力进行可靠度分析,最后对各规范中弯剪扭共同作用下的钢筋混凝土构件的配筋计算方法、最小配箍率和截面限制条件进行了研究。结果表明:对于纯扭构件,中国规范的受扭承载力由钢筋和混凝土受扭2个部分组成,美国和欧洲规范仅考虑钢筋受扭;对于纯扭构件的最小配箍率,美国规范最大,中国规范最小,欧洲规范居中;对于纯扭构件受扭时的可靠指标,在恒荷载与活荷载组合情况下,按中国规范计算的最大,欧洲规范居中,美国规范最小;在恒荷载与风荷载组合情况下,中国、美国和欧洲规范较为接近;对于弯剪扭共同作用下的钢筋混凝土构件,按美国和欧洲规范计算配筋要比中国规范保守,中国、美国和欧洲规范的剪扭相关曲线均接近1/4圆,中国和欧洲规范中的剪扭构件最小配箍率较为接近,大于美国规范。     

钢筋混凝土受扭构件的计算

弯梁桥和斜梁(板)桥是高级公路和城市道路常遇到的梁式结构。钢筋混凝土弯梁、斜梁(板),即使不考虑活荷载,仅在恒载作用下,梁的截面上除有弯矩、剪力外,也还存在着扭矩。受扭构件是工程中常见的受力形式之一,因此研究钢筋混凝土受扭构件的计算对于实际工程建设具有重要意义。本文主要介绍了钢筋混凝土受扭构件的计算方法、设计中需要遵守的原则以及注意事项,着重讲述了弯剪扭联合作用下钢筋混凝土构件的计算。     

碳纤维布加固弯剪扭复合受力的钢筋混凝土箱梁抗扭性能的理论分析

对碳纤维布(CFS)加固的弯剪扭复合受力的钢筋混凝土箱梁的抗扭性能进行理论分析。文中针对4根CFS加固弯剪扭复合受力的钢筋混凝土箱梁的抗扭性能的模型试验,基于修正的斜压场理论,集中考虑剪扭应力相加面的应力分布,并将混凝土软化系数提高25%,建立CFS加固弯剪扭复合受力的钢筋混凝土箱梁的抗扭承载力的计算方法。通过对4根箱梁试件的极限抗扭承载力的理论计算,并将计算结果与模型试验结果进行对比和分析,发现两者符合较好,其比值的平均值为0.9215,标准差为0.0320,变异系数为0.0347;对箱梁试件的试验破坏截面与理论破坏截面位置不一致的现象给出很好的解释;并与其他计算方法所得的计算结果取得一致。最后得出结论:修正的斜压场理论模型概念明确、安全可靠,可以作为CFS加固弯剪扭复合受力的钢筋混凝土箱梁的极限抗扭承载力的设计计算方法。     

钢筋混凝土压弯剪扭构件的抗扭强度研究

本文通过在压、弯、剪、扭复合受力下14个试件的试验,讨论了构件的破坏形态。根据变角空间桁架模型建立了压、弯、剪、扭强度相关方程,理论值和实验值符合较好。在此基础上,结合《混凝土结构设计规范》,建立了实用抗扭强度计算公式,它也可以用于压、弯、扭共同作用下的抗扭强度计算,计算结果偏于安全。     

箱形截面钢筋混凝土复合受扭构件受扭性能试验研究

为了厂解箱形截面钢筋混凝土双向压弯剪构件在反复扭矩下的受扭性能,本文通过六个箱形截面钢筋混凝土试件双向压弯剪作用下的受扭性能试验,观察厂箱形截面钢筋混凝土双向压弯剪构件在反复扭矩作用下的裂缝发展规律及破坏特征,研究了钢筋应变规律,井讨论轴压比和相对偏心距这两个参数对构件受扭性能的彬响,为工程设计提供了依据。     

圆形、环形截面钢筋混凝土构件抗剪承载力的试验研究

本文通过最近进行的６根钢筋混凝土圆形截面梁和２根预应力混凝土圆形截面梁的试验研究，探讨了剪跨比、截面特征、纵向钢筋配筋率、配箍率以及轴向压力对梁抗剪强度的影响，在此基础上，建立了圆形截面受弯构件抗剪严载力的计算公式。根据与圆形截面构件类似的分析，并结合过去我们完成的１４根环形截面梁的试验结果和参考国外的试验数据，形成了环形截面构件抗剪承载力的计算公式。本文建议的这两个公式补充了现行规范的空缺，可分别用于圆形截面梁柱和环形截面梁的工程设计。     

钢筋混凝土受弯构件正截面弯剪承载力计算方法

在我国现行《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)中,受弯矩、剪力共同作用的钢筋混凝土构件的承载力,是按受弯承载力和受剪承载力分别计算的,而截面上实际是弯矩和剪力共同作用的复合受力状态。为此,本文基于混凝土剪压强度理论和截面极限平衡原理,提出综合考虑弯矩、剪力共同作用的受弯构件正截面弯剪承载力计算实用方法。计算结果表明,在受弯构件正截面承载力计算中考虑剪力作用影响后,按现行规范计算的受拉纵筋将出现一定程度不足,建议在承受较大剪力作用的钢筋混凝土受弯构件设计中适当增加纵向配筋。     

关于混凝土构件在弯、剪、扭复合受力下箍筋配箍率ASV/(bs)取值的讨论

针对教材和资格考试书中钢筋混凝土构件在弯、剪、扭复合受力下箍筋配筋率Asv/（bs）取值欠妥甚至是错误之处,本文通过其破坏试验过程及承载力极限状态计算公式的分析,提出了新的取值计算公式,以供大家参考.     

混凝土U形薄壁梁纯扭及弯扭承载力计算

混凝土U形薄壁梁在国内城市轨道交通中得到广泛应用,但是关于该类梁在纯扭或弯扭耦合作用下的翘曲扭转效应及其承载力计算的研究相对滞后。为此,基于6个钢筋混凝土U形薄壁纯扭构件和弯扭复合作用构件的试验结果,利用Vlasov开口薄壁结构理论,并将截面弯矩和翘曲弯矩按刚度加以分配,提出了钢筋混凝土U形薄壁梁纯扭和弯扭承载力计算模型。对比了钢筋混凝土U形薄壁梁纯扭及弯扭承载力的计算结果和试验结果,两者吻合较好。     

弯矩,剪力,扭矩同时作用下的构件配筋设计

本文结合设计实例，试从受纯扭构件着手，用概率极限状态设计法进行弯、剪、扭同时作用下的构件配筋设计，并给出一种矩形截面变弯构件承载力计算框图及矩形截面受弯、剪、扭共同作用下的承载力计算框图。