关于钢筋混凝土构件正截面强度计算刍议

本文讨论了按平截面假定和换算的矩形应力图形作为计算图形以确定正截面强度的问题,在此,根据压力和其作用点不变的原则来进行换算。文中证明混凝土的(压)应力应变曲线可以近似简单地取为梯形,给出受弯构件的极限受压区高度系数ξi 值和双向弯曲的计算公式。对矩形截面对称配筋的偏心受压构件,除给出有关计算公式外,还绘制了计算较复杂的小偏心受压时的计算图表示例,包括考虑侧边钢筋时的图表和双向偏心受压的相应验算。     

小偏心钢筋混凝土受压柱卸载后的徐变后效研究

基于弹性徐变理论和线性叠加原理,研究了对称配筋的钢筋混凝土偏心受压柱中,钢筋和混凝土的应力-应变增量关系和递推公式;并且通过数值方法计算了考虑加、卸载后钢筋和混凝土应力-应变的变化过程;同时,分析了偏心距、配筋率、加载龄期及卸载时间等因素对长期荷载下钢筋混凝土偏心受压柱徐变特性和卸载后混凝土应力的影响规律.研究成果可为长期荷载下钢筋混凝土偏心受压构件的设计提供参考.     

锈蚀钢筋混凝土偏压构件剩余承载力研究

目的 研究锈蚀钢筋混凝土偏心受压构件的剩余承载力,为评价结构可靠度提供抗力模型.方法 考虑了受压区混凝土强度的降低、钢筋性能退化等主要因素,基于应力图形和平衡条件对锈蚀大偏心受压构件的结构性能退化和破坏特征进行分析.结果 导出了锈蚀钢筋混凝土构件的剩余承载力计算式.剩余承载力计算值与试验值之比平均值为1.0216.说明计算式具有可靠的精度.结论 受压区混凝土强度降低是影响锈蚀大偏心受压构件剩余承载力的主要因素之一.受压区混凝土的三向受力状态导致锈蚀偏心受压构件存在偏心转化问题.     

桁架式SRC偏心受压构件受压承载力计算方法研究

斜拉桥桥塔通常配置由槽钢及角钢组成的桁架式型钢骨架.与常规意义的型钢混凝土结构不同的是,其截面型钢配筋率(含钢率)较小,仅与一般钢筋混凝土结构的钢筋配筋率相当.对这类桁架式SRC偏心受压构件进行的试验研究尚不多见,现行各类结构设计规范对其承载能力的计算方法尚无明确规定.参照钢筋混凝土偏心受压构件正截面受压承载力计算方法,推导出了桁架式SRC偏心受压构件受压承载力计算公式,并通过模型试验进行了验证.试验表明,其破坏特征与钢筋混凝土偏压柱相似,型钢与混凝土共同工作性能良好,型钢受力状态与钢筋相同,其承载力可将型钢换算成等截面钢筋后按钢筋混凝土偏心受压构件强度公式计算.     

超高性能混凝土柱偏心受压性能试验研究

为研究超高性能混凝土(UHPC)柱偏心受压性能,完成了7个UHPC柱和1个高强混凝土(HSC)柱的偏心受压试验;通过改变UHPC的钢纤维体积掺量以及偏压柱的偏心距及配箍率,分析试件在竖向荷载作用下的破坏形态、承载能力及变形能力。试验结果表明,UHPC柱在偏心受压作用下的破坏形态为大偏心受拉破坏和小偏心受压破坏;大偏心受拉破坏为受拉区纵筋屈服、裂缝细密,受压区UHPC被压裂;小偏压受压破坏为受拉区纵筋未屈服、裂缝细微且数量少,受压区UHPC被压碎。由于钢纤维的"桥联"作用,受拉裂缝得到有效的抑制,且数量明显增多、宽度减小;UHPC大偏压柱荷载-挠度曲线有较平缓的下降段,表现出良好的延性;与HSC柱相比,UHPC柱开裂荷载提高了44.5%和59%,极限荷载提高了30.2%和58.9%,随钢纤维体积掺量的增加,UHPC柱极限荷载提高13.3%～58.9%,破坏挠度提高14.3%～146.5%,随配箍率的增加,极限荷载提高6.2%～11.4%,破坏挠度提高14%～14.8%,通过增加钢纤维体积掺量及配箍率能有效的提高UHPC柱的承载能力和变形能力;基于UHPC较高的抗拉强度,考虑对受拉区的贡献,采用等效矩形应力图简化计算,提出UHPC偏心受压柱的承载力计算公式。计算值与试验值吻合良好。可为工程应用提供理论依据。     

锈蚀钢筋混凝土压弯构件性能退化试验研究

采用人工气候环境加速锈蚀方法,研究了不同偏心距的锈蚀钢筋混凝土压弯构件破坏形态、延性、承载力及其结构性能退化机理,并针对不同锈蚀程度的大、小偏压构件的荷载-挠度关系、荷载-纵向压缩变形及偏压构件的承载能力进行了相应分析.结果表明:钢筋锈蚀会引起钢筋力学性能下降、混凝土保护层锈胀开裂、黏结锚固性能退化及箍筋的锈蚀程度比纵筋严重等,从而导致压弯构件的破坏形态发生变化;受拉钢筋达到屈服后,受压区混凝土很快达到极限压应变,锈蚀构件的延性性能明显降低,脆性性能则明显增加.在试验结果分析基础上,建立了与纵向锈胀裂缝宽度相关的锈蚀压弯构件侧向挠度、开裂荷载及极限荷载的预计模型,为老化混凝土结构检测加固设计时提供应用参考.     

钢筋再生混凝土柱压弯性能的重复荷载试验

为减小尺寸效应影响,了解符合实际工程的钢筋再生混凝土柱压弯性能,进行了4根截面尺寸为600 mm×600 mm、不同再生粗骨料取代率、不同配箍率的钢筋混凝土方形截面柱大偏心受压重复荷载试验,研究了其受压破坏形态、承载力、侧向受弯刚度、钢筋及混凝土应变规律.结果表明:钢筋再生混凝土大偏心受压柱的破坏过程、破坏形态、侧向受弯刚度退化、钢筋和混凝土的应变与普通钢筋混凝土柱的区别不明显.参照现行《混凝土结构设计规范》(GB50010—2010)的相关计算公式,计算钢筋再生混凝土大偏心受压柱承载力,其计算结果与试验结果符合较好.     

用ANSYS程序进行型钢混凝土偏压柱的有限元分析

在12根型钢混凝土(SRC)偏心受压柱试验基础上,以荷载偏心距e0/h,长细比l0/h为主要参数,采用ANSYS有限元分析程序,对SRC柱正截面破坏的形态、特征及承载力计算等进行了研究,较真实地模拟了型钢混凝土偏压柱在偏心荷载作用下由开裂、钢筋和型钢屈服直到构件破坏的全过程.从理论计算角度作了非线性分析,为进一步了解其力学性能和型钢混凝土压弯构件的设计提供了理论依据.     

不锈钢筋混凝土柱小偏心受压性能

为了解决氯盐环境下混凝土结构中钢筋的锈蚀问题,采用新型的不锈钢代替传统碳素钢筋,开展不锈钢筋小偏压柱试验研究,探讨不锈钢筋混凝土柱小偏心受压的破坏过程以及各阶段的变形与裂缝发展规律,分析不锈钢筋的本构模型,开展小偏心受压构件极限承载能力的理论计算.结果表明：不锈钢筋混凝土小偏压柱跨中截面应变分布符合平截面假定,受力过程可以分为弹性、开裂、破坏3个阶段;不锈钢筋混凝土柱小偏心受压破坏模式与碳素钢筋小偏压柱相同,但变形较大,与碳素钢筋偏压柱相比具有更好的延性;不锈钢筋本构模型采用双斜线模型时与试验结果符合较好,且具有一定的安全储备,建议受压设计时予以采用;提升混凝土强度能够提高柱子受压极限承载能力,针对本文的不锈钢筋C70左右的混凝土提升效果较好.     

混凝土受压构件的力学行为及设计计算

受压构件是混凝土结构课程的主要内容之一,包括轴心受压构件和偏心受压构件.通过轴心受压构件的学习,主要让学习者加深对钢筋与混凝土共同受力时的力学行为的认识;而偏心受压构件的受力状态较复杂,特别是小偏心受压学习起来有一定难度.而一般教材中对有些问题的认识存在偏颇,有些问题没有交代清楚.主要针对轴心受压构件的应力重分布、大小偏心受压的判别条件及其应用、小偏心受压的不同受力状态及其计算方法等问题作了一些较深入的探讨,以期与同行交流,同时希望对"混凝土结构"的学习有所帮助.     

HRBF500钢筋混凝土大偏心受压柱承载力的试验研究

通过对7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的试验,对500MPa细晶粒钢筋混凝土偏压柱性能有了初步了解.分析了荷载-钢筋应变、混凝土应变曲线以及破坏形态的特点.试验研究表明：500 MPa细晶粒钢筋和普通的HRB400钢筋一样,当作为受力主筋用于受压构件时,其强度能得到充分的利用.在试验和理论分析的基础上,提出了HRBF500钢筋在混凝土柱中的强度设计取值为450 MPa和受压承载力计算公式的建议.     

大偏心受压围套加固钢筋混凝土柱正截面承载力的理论分析

利用组合截面平截面应变假定, 对初始荷载为轴向压力的围套加固钢筋混凝土构件的截面应变进行了推导, 分析了极限状态时组合截面的相对界限受压区高度及混凝土与钢筋的应力大小,并提出实用计算公式。     

钢筋砼受压构件加固计算

根据变形协调条件导出了构件破坏时的钢筋应力计算公式，进一步给出了钢筋砼轴心受压构件和矩形截面偏心受压构件加固后的强度计算公式及具体的设计方法和步骤。     

锈蚀钢筋混凝土受弯构件受剪承载力计算

基于钢筋混凝土构件受剪机理,研究钢筋锈蚀对混凝土构件受剪承载力的影响,提出钢筋锈蚀的混凝土受弯、偏心受压、偏心受拉构件的受剪承载力计算公式;公式计算值与已有的试验数据及有限元模拟结果较为吻合,说明本文公式可供工程参考。     

浮石混凝土小型空心砌块砌体偏心受压时偏心影响系数的研究

本文探讨了浮石混凝土小型空心砌块砌体偏心受压时工作特性,根据这种砌体的偏心受压试验提出了偏心影响系数的计算公式.     

各种因素作用下钢筋混凝土环形截面的徐变及弯距分析

针对烟囱在长期荷载作用下具有徐变的特性,分析了环形截面小偏心受压构件的徐变和弯矩。建立了小偏心受压构件的徐变和弯矩的计算公式。分析了配筋率、偏心率、作用荷载大小、混凝土强度等级、相对湿度等因素对徐变和弯矩的影响,其结果供工程参考。     

混凝土管片极限承载力计算模型及其模拟分析

为了解决混凝土管片极限承载能力分析问题,提出了4种弯矩和轴力组合作用下混凝土管片计算模型.基于钢筋的弹塑性本构模型和梁截面应变相似准则,推导了混凝土管片极限承载能力的解析表达式.以北京地铁四号线盾构区间为例,研究了轴力对混凝土管片极限承载能力的影响.计算结果表明,混凝土受压区高度、受压区钢筋应力和混凝土管片极限承载能力都随着轴力的增加而增加.混凝土管片极限承载力与轴力近似为线性关系.采用有限元方法模拟了混凝土的承载力特性.研究表明,解析模型计算结果与有限元模拟值基本一致,验证了提出的解析计算模型的准确性.     

钢筋混凝土圆形截面偏心受压构件正截面强度计算

本文提出了钢筋凝土圆形截面偏心受压构件正截面强度计算的基本假定,由力的平衡和变形协调原理建立了对大、小偏心受力状况都适用的强度计算基本公式。为使计算简化,进而导出实用计算公式,并给出实用公式的各无量纲计算系数值,可供设计时选用。     

500MPa级钢筋混凝土偏心受压柱受力性能的试验研究

通过对9根350 mm×200 mm×2200 mm 500 MPa级钢筋混凝土偏心受压柱受力性能的试验,分析了偏心受压柱荷载—挠度曲线、荷载—钢筋应变曲线、荷载—混凝土压应变曲线以及破坏形态的特点.试验研究结果表明,500 MPa级钢筋在柱中与混凝土协同工作性能较好,其强度得到了充分发挥.在试验和理论分析的基础上,提出了500 MPa级钢筋在混凝土柱中的强度设计取值fy=450 MPa和受压承载力计算公式的建议.     

钢管钢骨混凝土组合柱大偏心受压承载力分析

目的 确定钢管钢骨混凝土组合柱界限受压区高度和偏心距增大系数,提出大偏心受压极限承载力简化计算公式.方法 在考虑曲率和长细比的影响下,采用极限平衡理论分析了钢管钢骨混凝土大偏心受压柱的受力过程,对比了3种不同组合柱偏压承载力与长细比之间的关系.结果 建立了钢管钢骨混凝土组合柱大偏心受压承载力计算公式,明确了承载力与长细比之间成反比,与用钢量之间成正比的基本规律.结论 由于内部钢骨的存在延缓了组合柱的极限承载力,组合柱的承载能力随用钢量的增加而增加,为其在工程实践中的应用提供了理论依据.