桁架-拱模型用于钢筋混凝土梁的受剪承载力计算分析

依据桁架拱模型理论分析了钢筋混凝土梁的受剪机理并给出了受剪承载力公式,该公式考虑了混凝土的软化效应、拱体作用等因素对钢筋混凝土梁的受剪承载力影响,并结合试验数据对公式中系数进行了修正。当结构材料与原建立规范计算公式时的材料性能差异较大时,规范公式不再适用。而经计算,采用桁架拱理论公式的计算结果与试验结果比值的均值更接近于1,标准偏差和变异系数均较规范公式计算结果小,与试验结果吻合较好。采用美国规范ACI 318-08中构件受剪承载力公式对所收集试验数据进行计算,计算结果表明,美国规范较中国规范保守。研究结果表明：桁架拱理论公式可以用于钢筋混凝土梁的受剪承载力计算。     

桁架-拱模型计算高强箍筋混凝土构件剪切承载能力

对采用高强度钢筋做箍筋的混凝土构件受剪进行了试验研究,试验表明,高强箍筋混凝土构件具有良好的抗震性能,结合推导的钢筋混凝土构件受剪承载力桁架-拱模型计算公式,采用桁架-拱模型计算高强箍筋混凝土,计算结果与试验结果相比较为符合,最后给出了高强箍筋混凝土抗剪计算的实用理论公式。     

钢筋混凝土剪力墙塑性铰区受剪承载力分析

在已有试验研究的基础上,采用桁架-拱模型对钢筋混凝土剪力墙塑性铰区的受剪机理进行了研究。引入了考虑轴压比的混凝土强度有效系数;分析了剪力墙截面极限转角、水平分布钢筋、桁架与拱模型倾角等因素对剪力墙受剪承载力的影响;并在此基础上建立了剪力墙塑性铰区受剪承载力计算公式。理论研究与试验分析表明:基于桁架-拱模型的剪力墙受剪承载力公式具有一定的理论依据和实用价值,满足实际工程计算需要。     

混凝土-砖砌体组合托换梁受剪性能研究

为研究混凝土-砖砌体组合托换梁的受剪性能,制作了2种不同组合形式、3种不同连接筋间距共7根混凝土-砖砌体组合托换梁进行静载试验。试验研究表明,组合托换梁构造可靠,混凝土梁与砖砌体可保持良好的整体性共同工作。根据桁架-拱模型,推导了混凝土-砖砌体组合托换梁的受剪承载能力计算公式。基于现行规范的混凝土梁斜截面受剪承载力计算公式,提出了混凝土-砖砌体组合托换梁受剪承载力简化计算公式。理论公式与简化公式计算得到的结果与试验实测值均吻合较好,且简化公式计算简单、方便,可适用于工程实践。     

空间桁架拱模型框架柱受剪承载力分析

建立了钢筋混凝土框架柱斜截面受剪承载力计算的空间桁架-拱模型,该模型考虑了斜裂缝出现后混凝土抗压强度降低的特性,满足应力平衡方程。理论计算结果与试验结果对比表明,空间桁架-拱模型是合理的,提出的计算公式可作为双向受剪承载力设计的参考。     

二次受力下碳纤维加固混凝土柱抗剪承载力分析

采用碳纤维加固抗剪承载力不足的钢筋混凝土柱,由于有轴向力的存在,即存在二次受力问题。根据桁架-拱模型理论对碳纤维加固后的受力进行了分析,综合考虑截面尺寸、配箍率、碳纤维布的折算配箍率、混凝土的软化效应、拱作用等因素,推导出不同剪跨比情况下钢筋混凝土柱在二次受力情况下的抗剪承载力计算公式。通过理论公式计算以往的实验数据,并将理论计算结果、规范计算结果与试验结果进行对比分析。     

钢筋混凝土无腹筋梁受剪承载力计算模型误差分析

为提高钢筋混凝土无腹筋梁受剪承载力计算的准确性,收集国内外743根矩形截面无腹筋简支梁的剪切试验数据,对GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》、JTG D62—2004《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》、美国规范ACI 318-11、欧洲规范EN 1992-1-1:2004和Zsutty拟合式的受剪承载力计算式进行误差分析。结果表明:对于集中荷载作用下无腹筋梁的受剪承载力,Zsutty拟合式预测结果的误差较小;纵筋配筋率较低时,GB 50010—2010和ACI 318-11公式的计算结果偏于不安全;EN 1992-1-1:2004公式较好地考虑了尺寸效应的影响。对于均布荷载作用下无腹筋梁的受剪承载力,ACI 318-11精确公式的预测效果较理想,而GB 50010—2010中的公式误差较大。基于计算模型误差分析结果,进一步探讨了我国规范公式的合理性,并通过试验数据的非线性拟合得到无腹筋梁受剪承载力的建议计算式。建议计算式采用统一表达式,能较好地预测集中荷载和均布荷载作用下无腹筋梁的受剪承载力。     

中、美规范钢筋混凝土梁斜截面受剪承载力的计算对比

基于各国混凝土梁的斜截面抗剪试验结果,对中国<混凝土结构设计规范>(GB 50010-2002)与美国ACI 318M-05规范的钢筋混凝土梁斜截面受剪承载力计算方法进行了分析对比,并对最大和最小配箍率也进行了对比.结果表明,美国规范受剪承载力计算公式的保证率比中国规范大,且两国规范公式保证率的差距随配箍特征值的增大而增大.通过比较得出,中国规范受剪承载力计算还存在一些不足之处,需要进一步完善.     

基于桁架拱模型的活性粉末混凝土梁抗剪承载力研究

通过9根高强钢筋活性粉末混凝土梁在两点加载作用下的抗剪性能试验,研究了剪跨比、配箍率以及纵筋配筋率等因素对活性粉末混凝土梁抗剪破坏形态及抗剪承载能力的影响。在桁架模型基础上考虑混凝土拱的作用即采用桁架拱模型对试验梁抗剪承载力进行了计算,对比我国规范GB 50010-2010、美国规范ACI 318-08以及欧洲规范EN 1992-1-1:2004的计算结果,并与试验值进行对比。结果表明:上述规范抗剪承载力计算公式偏于保守,桁架拱模型较其他规范对活性粉末混凝土梁抗剪承载力的计算更为准确。     

钢筋混凝土柱受剪承载力的理论研究

本文用桁架一拱摸型理论对钢筋混凝土柱受剪机理进行了分析 ,提出了计算模型 ,推导出理论计算公式。通过用理论公式分析各因素对柱的受剪承载力的影响 ,发现各种因素对柱的抗剪强度影响的变化规律与试验得出的规律一致 ,并且计算结果与试验结果吻合甚好。     

钢筋混凝土深梁、短梁和浅梁受剪承载力的统一计算方法

本文分析了钢筋混凝土深梁（ｌ／ｈ≤２）、短梁（ｌ／ｈ＝２～５）和浅梁（ｌ／ｈ＞５）的受剪机理和破坏特点,提出了考虑深梁、短梁和浅梁受力特点的桁架拱受力模型,引用混凝土在双向应力状态下的强度准则求出了考虑剪跨比、跨高比、垂直腹筋和水平腹筋影响的受剪承载力计算公式。通过简化分析给出了钢筋混凝土深梁、短梁和浅梁受剪承载力的实用统一计算公式,该公式与试验结果符合良好,并能与现行规范ＧＢＪ１０－８９中深梁和浅梁受剪承载力公式衔接。     

钢玄武岩纤维复合筋混凝土梁受剪承载力试验研究

钢玄武岩纤维复合筋(SFCB)兼具钢筋的延性和玄武岩纤维的防腐性能,并具有显著的二次刚度,但弹性模量低于钢筋。SFCB作为纵向筋时可使混凝土构件的受弯性能具有二次刚度,但构件的受剪承载力会低于钢筋混凝土梁。为深入研究SFCB作为纵筋时混凝土梁的受剪性能,以纵筋筋材种类、构件剪跨比为试验参数,进行梁的四点加载试验。详细分析了不同参数对混凝土梁的破坏形态、裂缝发展、受剪承载力的影响。试验结果表明:SFCB混凝土梁的受剪破坏主要呈现斜压破坏、剪压破坏和非典型剪压破坏3种形态。SFCB混凝土梁的受剪承载力整体低于钢筋混凝土梁、斜裂缝宽度大于钢筋混凝土梁。基于桁架拱模型,推导了SFCB混凝土梁受剪承载力的理论计算公式。与试验承载力对比发现,SFCB混凝土梁受剪承载力理论计算公式具有一定的适用性与安全性。     

基于桁架-拱模型的钢筋混凝土柱受剪承载力计算

基于桁架-拱模型对钢筋混凝土柱受剪机理进行研究,分析在压弯荷载作用下钢筋混凝土柱受剪承载力组成及其计算方法。分别计算混凝土裂缝间骨料咬合作用、箍筋及拱作用的受剪承载力贡献,同时考虑柱受剪承载力随延性增长而降低的特性,建立基于延性的钢筋混凝土柱受剪承载力计算公式。通过与收集的68根柱剪切破坏试验数据及其他受剪承载力计算模型的比较,验证了所提模型的可靠性和适用性。     

钢筋混凝土偏心受压柱的受剪承载力研究

基于主拉应力强度准则,通过理论分析给出了混凝土和轴向压力的受剪贡献,采用45°桁架理论估计箍筋的受剪贡献,提出了钢筋混凝土柱受剪承载力理论公式。根据搜集到的86组钢筋混凝土柱受剪性能试验数据,对理论公式的精确性进行校核,发现理论公式计算值比试验值偏高。然后运用非线性回归方法对理论公式进行修正,修正后的钢筋混凝土柱受剪承载力计算公式计算值与试验值吻合较好。最后提出了具有一定安全储备的受剪承载力计算公式和相应的设计公式。     

型钢混凝土柱基于受剪行为解耦的承载力计算方法研究

在各国现行规范中,强度叠加法广泛应用于型钢混凝土柱的受剪承载力计算,即型钢混凝土柱的受剪承载力单纯等同于型钢腹板受剪承载力与钢筋混凝土部分受剪承载力之和,不考虑二者间的相互作用。但因型钢与钢筋混凝土部分材料属性与截面面积差异巨大,导致两部分的受剪承载力无法同时达到峰值,致使传统强度叠合法偏于不安全。为解决上述问题,在传统桁架-拱模型和现行规范计算方法中引入了变形协调条件,以此确定了型钢与钢筋混凝土部分在受剪全过程中的承载力分配准则,并基于41个型钢混凝土柱的试验结果验证了所提方法的有效性。计算结果表明,提出的计算模型可准确预测型钢混凝土柱的受剪承载力。此外,在不考虑分项系数与强度折减系数的前提下,我国规范JGJ 138—2016、澳大利亚/新西兰规范AS/NZS2327:2017均过度低估了型钢混凝土柱的受剪承载力,而美国规范ANSI/AISC 360-16、欧洲规范BS EN1994-1-1:2004、我国规范YB 9082—2006均高估了部分试件的受剪承载力,且部分承载力高估程度超40%。     

高强箍筋高强混凝土梁受剪试验研究

设计了一套使钢筋混凝土梁剪切破坏稳定可控的刚性试验系统,利用该试验系统,完成了19根剪跨比为3的钢筋混凝土简支梁的剪切破坏试验,得到了荷载-挠度曲线。根据试验结果,分析了混凝土强度等级、箍筋的强度和倾角、纵筋配筋率和纵向分布钢筋等因素对试验梁破坏形态、剪切延性系数和受剪承载力的影响,并将受剪承载力试验值与我国混凝土结构设计规范和美国ACI规范计算值进行了对比。结果表明:对于剪跨比等于3的梁,适当配置腹筋,可以改善其延性性能;在高强混凝土梁中应用高强箍筋,可使两种材料的强度充分发挥,不仅增加了梁的剪切延性,而且提高了梁的受剪承载力;高强箍筋高强混凝土梁的受剪承载力仍可采用我国现行混凝土结构设计规范公式进行计算,但是对于高强混凝土无腹筋梁、纵筋配筋率低的梁和配有高强箍筋的普通强度混凝土梁安全度偏低。     

基于桁架-拱模型理论对实腹式型钢混凝土短柱受剪承载力的分析

实腹式型钢混凝土短柱是型钢混凝土组合结构的主要承重构件。目前,我国规程依据试验统计建立实腹式型钢混凝土短柱的受剪承载力计算公式,往往不考虑型钢翼缘的影响。本文采用桁架-拱模型理论对实腹式型钢混凝土短柱的受剪承载力进行了分析,将实腹式型钢混凝土短柱分为钢筋混凝土与型钢两部分考虑,然后将两部分叠加从而求得。分析钢筋混凝土部分的受剪承载力时,采用桁架-拱模型,考虑了型钢腹板和翼缘的影响;型钢部分的受剪承载力取Va=(0.58f_at_wf_w)/(λ-0.2)。本文计算结果与试验结果吻合较好。     

钢筋混凝土板受冲切承载力可靠度分析

收集整理了国内外钢筋混凝土板受冲切破坏的试验数据。通过回归分析,推导出了考虑混凝土强度、纵筋配筋率及屈服强度、临界截面位置、板有效高度和板厚尺寸效应等影响因素的钢筋混凝土板受冲切承载力计算公式,并与我国规范公式、美国规范公式、欧洲规范公式进行了比较,结果表明总体上由试验数据所得到的回归公式与欧洲规范公式接近。从可靠度校准的角度,分析对比了我国规范和美国规范中钢筋混凝土板的受冲切承载力,并与无腹筋梁、板的受剪承载力进行比较,发现我国规范中基础板受冲切承载力和无腹筋梁、板受剪承载力计算公式的可靠指标相对偏低;无腹筋板受冲切承载力的可靠度水平总体上低于其轴心受压、轴心受拉和受弯承载力的可靠度平均水平。最后,给出了我国规范公式修订的建议。     

二次受力CFRP布加固钢筋混凝土梁的受剪性能研究

在CFRP加固钢筋混凝土梁受剪承载力的基本假定的基础上,采用桁架-拱模型,推导出了一次受力下CFRP布加固钢筋混凝土梁的斜截面受剪承载力计算公式,考虑了CFRP受力的不均匀性,采用CFRP的有效应变,并在一次受力的基础上,考虑了二次受力对CFRP抗剪的不利,推导出了二次受力下CFRP布加固钢筋混凝土梁的受剪承载力公式.     

无粘结预应力混凝土梁的抗剪承载能力

本文对分析钢筋混凝土梁的抗剪承载能力的变角度桁架模型和模拟拱模型进行修正,给出两个无粘结预应力混凝土梁的抗剪承载能力计算模型,编制了一个有限元非线性分析程序,测试了两根试验梁;并将理论分析和测试结果与规范(JTJ 023—85)所用方法计算的结果进行比较;得出若干结论,和提出抗剪承载力的计算方法。