柱下筏板基础冲切承载力的试验研究

通过大比例室内模型试验,对天然地基土上两块完全相同的筏板分别进行了单独加荷和同步加荷破坏试验,对表现出来的冲切性状进行了研究,得出了集中柱荷载作用下角柱、边柱下筏板冲切破坏实测承载力值,并与规范计算值做了对比。试验表明,类似试验条件下的筏板破坏,验算时的控制截面是冲切破坏截面。增加上部结构刚度和基础刚度及减少筏板差异沉降可使筏板冲切破坏荷载大大提高,从而提高筏板冲切设计安全度。     

平板式筏基边柱柱下冲切设计验算探讨

在规范GB 50007—2011基本规定的基础上,对平板式筏基边柱柱下冲切进行了设计验算,分析了不同悬挑长度下筏板中的剪应力数据,指出随着筏板外侧悬挑长度的不同,筏板中的冲切剪应力变化明显,为平板式筏基边柱柱下冲切设计验算提供借鉴。     

筏板抗冲切有限元分析及计算方法研究

在筏板的抗冲切设计问题中,筏板的抗冲切控制锥体和控制周长的选择是确定筏板抗冲切承载力的关键。中国相关规范中对筏板的抗冲切问题的描述比较粗略,没有考虑实际工程中各种柱(墙)对筏板的冲切状况。对筏板的抗冲切控制锥体和控制周长的选取也过于简略,只提供了几何形状较简单的矩形柱等荷载作用下筏板的抗冲切计算,无法为实际工程中遇到的各种冲切问题提供完善的解决方案。为了探索、分析上述问题,结合实际工程通过有限元软件对各种异型柱(墙)对筏板的冲切进行了模拟计算,并将计算结果与按规范JGJ 94—2008的公式计算的结果进行比较、分析。最终,在结果比较的基础上确定筏板抗冲切线的形状和位置,提出实际工程中筏板抗冲切的计算建议。     

柱截面形状对板柱节点受冲切性能影响的试验研究

我国《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）的板柱节点受冲切承载力计算公式考虑了柱截面形状的影响,但相关的试验研究十分有限,机理尚不明 确。为研究柱截面形状及纵筋配筋率对板柱节点受冲切性能的影响,完成了10个轴心荷载作用下的板柱节点冲切破坏试验。试验变量为柱截面形状（包括圆 形、六边形、方形和矩形截面）以及纵筋配筋率。通过试验获取了荷载-挠度曲线、破坏形态、钢筋和混凝土的应变分布。采用专门设计制作的应变测杆, 得到了板柱节点内部裂缝发展过程。结合试验结果和已有试验数据进行分析,结果表明：柱截面形状对受冲切承载力的不利影响的根本原因是冲切截面计算 周长与板截面有效高度的比值增大导致的应力集中现象;现行《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）假定的冲切锥面倾角以及圆柱板柱节点的受冲切 承载力计算方法存在不合理之处;板内斜裂缝首先在靠近柱头的中上部区域形成,冲切破坏呈现剪切劈裂的特点。     

钢筋混凝土板柱节点抗冲切试验研究

完成了9个冲跨比为7的钢筋混凝土板柱节点受冲切破坏试验,得到了荷载-挠度曲线、应变及破坏形态等信息。根据本试验结果和历史试验数据,分析了混凝土强度、纵向配筋率、纵筋屈服强度等因素对试验板破坏形态及受冲切承载力的影响,并将受冲切承载力试验值与我国混凝土规范GB 50010—2010、美国规范ACI 318-08、欧洲规范EN 1992-1-1∶2004和CEB-FIP Model Code 2010规范的计算值进行了对比。结果表明:相对于普通强度混凝土板柱节点,高强混凝土板柱节点的破坏特征对配筋情况并不敏感;混凝土强度和配筋率的变化将影响构件的破坏模式;我国混凝土规范计算得到的高强混凝土板柱节点受冲切承载力比普通强度混凝土板柱节点的计算结果保守;我国混凝土规范中的混凝土抗拉强度不能很好地反映混凝土强度对受冲切承载力的影响;纵筋配筋率对受冲切承载力有较大影响。     

型钢混凝土T形柱-钢筋混凝土板新型节点冲切性能研究

为研究型钢混凝土(SRC)T形柱-钢筋混凝土(RC)板节点冲切性能,对3个T形SRC柱-RC板节点和2个方形SRC柱-RC板节点进行了竖向荷载作用下的冲切破坏试验。试验变量包括板厚、柱截面形状和有无柱帽。试验结果表明,所有试件耗能能力较弱,均发生了脆性冲切破坏。柱截面形状的变化会导致冲切剪应力的分布更为复杂,出现应力集中现象。增加板厚和设置柱帽可以有效提高板柱节点的冲切承载力和残余承载力。此外,采用ABAQUS软件进行了数值模拟分析。数值计算结果和试验结果在荷载-位移响应、混凝土应变和破坏模式方面具有良好的一致性。参数分析结果表明,柱内型钢能发挥对板内钢筋的悬挂作用,改善板柱节点的残余承载力。但配钢率的增加对残余承载力的提升并不明显。T形柱的肢高肢厚比对节点冲切承载力的影响可以忽略,增大柱帽的平面尺寸与截面高度均能够提高节点冲切承载力,相比之下柱帽截面高度对于冲切承载力的影响更为明显。     

型钢混凝土组合板柱节点冲切破坏机理研究

为研究型钢混凝土组合板柱节点的抗冲切性能,以节点布钢形式、板纵筋配筋率、混凝土强度等级、板厚及型钢配钢率为研究参数,共设计了12个数值分析模型,采用有限元软件ABAQUS进行了计算,分析了各模型的竖向荷载-板中心挠度曲线、极限承载力,并详细地探究了型钢混凝土组合板柱节点的冲切破坏机理。研究结果表明,在板柱节点中布置型钢可显著提升节点的抗冲切性能,并且随着型钢布钢数量、板纵筋配筋率、混凝土强度等级、混凝土板厚及型钢配钢率的增加,节点的抗冲切性能均会得到不同程度的提升。在型钢混凝土组合板柱节点受载破坏过程中,首先为板底混凝土受拉开裂,随后板纵筋及型钢下翼缘受拉屈服,最后为柱周边板顶混凝土被压酥,破坏具有明显的延性破坏特征。此外,对型钢混凝土组合板柱节点的冲切破坏机理研究显示,组合节点的冲切破坏面由柱对板形成的冲切面及型钢梁对板形成的冲切面两部分组成。     

梁板式筏形基础冲切性能的有限元分析

利用ADINA有限元软件对单跨梁板式筏形基础进行了冲切模拟和非线性分析,得出了筏板基础的裂缝、变形及地基反力分布.结果表明:在小荷载情况下,筏板的地基反力分布比较均匀,随着荷载的增加,筏板的地基反力呈非线性分布并且主要集中在肋梁及其周围2.5倍板厚的范围内;板格及肋梁都出现了反向弯曲的现象;冲切验算时考虑了板格冲切破坏模式和节点破坏模式2种情况,并取两者的最不利值作为筏板的冲切承载力.数值模拟结果为筏板结构设计和试验研究提供了理论依据.     

板柱节点拟静力试验及板栓钉群外受冲切承载力计算方法

针对板柱结构中采用栓钉抗剪问题,进行了两个钢筋混凝土板柱节点发生栓钉群外破坏的拟静力试验。提出了板栓钉群外圆角冲切破坏轮廓线;并根据现有的试验结果,采用《混凝土结构设计规范》(GB50010—2010)的非预应力混凝土板受冲切承载力计算公式的形式,引入冲跨系数,提出了非预应力混凝土板栓钉群外受冲切承载力计算公式。利用该公式计算得到受冲切承载力与发生冲切破坏板柱节点的试验结果吻合较好。     

钢筋混凝土异形柱-板连接冲切特性试验研究

针对柱截面形式为异形柱的板柱冲切试验很少以及我国规范未对此明确规定的情况,本文进行了9个柱截面为3种典型异形柱(十字形、T形和L形)-板连接和2个方柱-板连接在未配置抗冲切钢筋时的冲切特性对比试验。阐述了异形柱-板连接的冲切受力性能和破坏特征,并将其受冲切特性与相应的等面积方柱和等有效周长方柱板柱连接试件进行了对比,讨论了异形柱和方柱板柱连接冲切特征的差异。试验结果表明,与相应的方柱-板连接试件相比,异形柱-板连接试件具有较高的抗冲切承载力及延性。根据试验结果提出了符合我国设计实践的异形柱板柱冲切承载力计算方法。并用国外几个主要规范以及我国规范所推荐的冲切承载力计算公式对上述试验板的受冲切承载力进行了验算,相对而言,抗弯钢筋配筋率较高时,我国规范及ACI规范的预测值与试验值相比偏于保守。本文试验结果可供规范修订时参考。     

钢筋混凝土板抗冲切的有限元计算研究

采用有限元非线性分析模拟钢筋混凝土板的冲切破坏,可以提供大量板抗冲切的反应信息,有助于研究钢筋混凝土板抗冲切破坏。本文在所选文献试验数据的基础上,通过合理采用试件材料性能参数、边界条件、几何参数等进行钢筋混凝土板抗冲切的有限元非线性分析,计算结果与试验结果吻合较好。为了求得更好的计算精度,还进行选择分离式计算模型、调整材料性能参数以及加载方式等计算手段,通过计算比较,取得较为满意的计算结果。本文可以为钢筋混凝土板抗冲切有限元的模拟计算提供依据与借鉴。     

钢筋混凝土圆板的冲切强度

本文对14块钢筋混凝土圆板进行了强度试验,其中11块发生冲切破坏。在对圆板冲切破坏形态作了较深入的研究之后,本文提出了一种圆板冲切破坏机构,根据这个破坏机构,用经典的塑性力学理论导出了钢筋混凝土圆板在均布荷载作用下的冲切强度计算公式,该公式的计算结果与试验值符合程度良好。     

基于极限分析的桩端岩层冲切分析

 岩溶区桩基桩端岩层易发生冲切破坏。针对岩溶区岩体特点引进Hoek-Brown非线性岩石破坏强度准则,并推导得其剪应力的二次抛物线型表达式。基于极限分析上限法原理,确定冲切破坏体的功能方程,并通过变分求极值原理获得冲切破坏体的母线方程,进一步通过微分得到桩端岩层抗冲切安全厚度计算公式。结合岩溶区桩基实践,分析抗冲切安全厚度影响因素的取值范围并进行参数分析,结果表明：(1) 冲切破坏体上下直径比d1/d随岩体地质力学分类指标RMR值的增大呈非线性减小,说明岩体质量好的岩溶顶板其冲切所形成的锥形旋转体底部直径小,反之,旋转体底部直径大;(2) 根据不同的d1/d及RMR值,初始冲切角 为24°～42°;(3) 厚径比h/d随RMR的增大呈非线性减小,表明岩体质量越好,所需安全厚度也越小;在岩体质量较好(RMR＞65)的情况下,h/d基本在2.5以下。     

混凝土板柱边节点在竖向剪力和侧向不平衡弯矩共同作用下的分析研究

本文通过对平板结构边柱节点在竖向剪力和侧向不平衡弯矩共同作用下的试验研究，认为节点破坏是一种弯曲冲切复合型破坏。     

ALC墙板钩头螺栓连接节点平面外抗冲切试验研究

为了解节点的受力性能,对13块钩头螺栓连接的ALC墙板节点试件进行了平面外荷载试验和有限元模拟。结果表明:对于使用钩头螺栓连接的蒸压加气混凝土墙板,在风荷载平面外吸力或向墙板外侧的水平地震作用下,通过垫片传递荷载,最终形成冲切破坏,整个破坏过程大致可分为开裂前的线性阶段、开裂阶段以及最后的破坏阶段; 抗冲切承载力将随着节点区域横向钢筋数量增加或钢筋间距减小而加大; 墙板厚度可明显影响抗冲切承载力; 配置抗冲切短钢筋是提高抗冲切承载力的有效方式; 节点破坏是沿着垫片四周按一定角度发生的冲切破坏,板长度方向的冲切破坏角在67.23°～71.07°之间变化,平均值为69.35°; 板宽度方向的冲切角在61.67°～68.42°之间变化,平均值为64.89°; 长度方向的冲切角略大于板宽方向,总体较为对称; 设计的试验方法符合钩头螺栓连接的受力特点,通过跨中节点试验与有限元模拟相结合,得到端部节点的抗冲切承载力约为跨中节点抗冲切承载力的73%,可以认为随着节点位置与板端距离的增加,冲切锥体体积及周长将会增大,从而提升冲切峰值荷载。     

Punching shear behavior of recycled aggregate concrete slabs with and without steel fibres

A study on the punching shear behavior of 8 slabs with recycled aggregate concrete (RAC) was carried out. The two main factors considered were the recycled coarse aggregate (RCA) replacement percentage and the steel fibre volumetric ratio. The failure pattern, load-displacement curves, energy consumption, and the punching shear capacity of the slabs were intensively investigated. It was concluded that the punching shear capacity, ductility and energy consumption decreased with the increase of RCA replacement percentage. Research findings indicated that the incorporation of steel fibres could not only improve the energy dissipation capacity and the punching shear capacity of the slab, but also effectively improve the integrity of the slab tension surface and thereby changing the trend from typical punching failure pattern to bending-punching failure pattern. On the basis of the test, the punching shear capacity formula of RAC slabs with and without steel fibres was proposed and discussed.     

闭孔泡沫铝材料的穿孔法剪切试验

为获取泡沫铝材料的抗剪强度,采用穿孔剪切方法对2种不同相对密度、不同孔径尺寸的铝硅闭孔泡沫铝材料进行了试验测试。结合抗压强度试验结果,分析并验证2种材料剪切试验过程中不同的破坏过程,给出了抗剪强度的确定方法。试验结果表明：穿孔法用于泡沫铝材料的抗剪强度测试是可行的,但应合理确定穿孔器直径和试件厚度,避免在剪切过程中出现试件的压缩破坏。所得结论可为其他泡沫金属材料的剪切性能试验提供参考。     

钢筋砼四边支承矩形板抗冲切性能试验研究

根据４５块在集中荷载作用下无腹筋的边长比不大于２的钢筋砼四边支承矩形板的抗剪试验结果可知，板的破坏形态均为冲切破坏。本文分析了试件的冲切机理和受力特征，讨论了影响受冲切承载力的主要因素，并给出了受冲切承载力的建议计算方法。     

平板柱头抗冲切数值模拟和试验评估

采用非线性有限元法,对钢筋混凝土板冲切破坏建模。提出1种模拟冲切破坏的分析程序。通过1个大比例尺的无抗剪钢筋的钢筋混凝土板的冲切破坏试验,说明该程序的有效性。通过一组参数分析,得出影响板抗冲切能力的关键因素。该程序用于模拟在伦敦帝国理工大学进行的大比例尺混合钢筋混凝土平板的冲切破坏响应。试件包括1个管状钢柱柱头和1个ACI318结构钢柱头。分析结果基本可以预估剪切柱头对抗剪承载力的贡献,并且能评估现行的钢柱头的可靠性。