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钢筋混凝土结构受剪切和受冲切性能非线性有限元分析

发布时间:2018-11-05 11:50
【摘要】:从1899年至今,钢筋混凝土构件抗剪一直是钢筋混凝土结构基本理论中的经典问题之一。尽管国内外学者对此已有较多研究,但是由于剪切问题的复杂性,对其机理的研究还需不断深化。无腹筋构件由于没有箍筋的作用,受力机理得到极大简化,可以作为进一步对有腹筋构件进行抗剪研究的基础。因此,随着钢筋混凝土结构基本理论研究工作的不断深入和计算机仿真技术的高度发展,有必要对钢筋混凝土无腹筋构件抗剪切问题展开进一步研究。本文基于ATENA软件,对钢筋混凝土无腹筋梁和钢筋混凝土板柱节点进行非线性有限元模拟,重点研究无腹筋梁抗剪性能和板柱节点抗冲切性能。主要完成的工作及成果如下:(1)合理选择钢筋和混凝土的本构关系,钢筋与混凝土之间的粘结-滑移关系,以及裂缝模拟等相关参数,建立非线性有限元分析模型。并采用Bresler-Scordelis试验梁对建立的有限元模型进行验证,证明ATENA软件对混凝土结构脆性破坏行为模拟的适用性。(2)对于无腹筋梁,采用已验证的有限元模型对Kani试验的133根梁进行模拟。所得结果与试验结果吻合良好。通过对Kani梁模拟结果的进一步分析,研究“拱”作用和“齿”作用对无腹筋梁的抗剪承载力的贡献,分析抗剪影响因素之间的相互影响。在此基础上,通过对历史试验数据的统计拟合分析,提出小剪跨比无腹筋梁抗剪承载力经验公式。(3)对于钢筋混凝土板柱节点,对湖南大学所做的10块试验板以及德国学者Urban所做的8块试验板进行有限元模拟。通过对模拟结果的分析,研究柱截面形状(保证板柱节点冲切破坏计算截面周长u_m不变的情况下)、板内纵筋配筋率对板抗冲切承载力的影响。同时,将剪切和冲切两种破坏情况进行对比。
[Abstract]:Since 1899, the shear resistance of reinforced concrete members has been one of the classical problems in the basic theory of reinforced concrete structures. Although scholars at home and abroad have done more research on it, the research on its mechanism needs to be deepened because of the complexity of shear problem. Due to the lack of stirrups, the stress mechanism of the members without web reinforcement is greatly simplified, which can be used as the basis for further research on the shear resistance of the members with web reinforcement. Therefore, with the development of the basic theory of reinforced concrete structure and the development of computer simulation technology, it is necessary to further study the shear resistance of reinforced concrete members without web reinforcement. Based on ATENA software, the nonlinear finite element simulation of reinforced concrete beams with no web reinforcement and reinforced concrete slab-column joints is carried out in this paper, and the shear behavior and impact shear behavior of slab-column joints are mainly studied. The main works and achievements are as follows: (1) the nonlinear finite element analysis model is established by selecting the constitutive relation of steel bar and concrete, the bond-slip relationship between reinforcement and concrete, and crack simulation. The Bresler-Scordelis test beam is used to verify the finite element model, which proves the applicability of ATENA software to the simulation of brittle failure behavior of concrete structures. (2) for beams without webs, The verified finite element model is used to simulate 133 beams tested by Kani. The results are in good agreement with the experimental results. Through the further analysis of the simulation results of Kani beams, the contribution of "arch" and "teeth" to the shear bearing capacity of beams without web tendons is studied, and the interaction between the factors of shear resistance is analyzed. On this basis, through the statistical fitting analysis of the historical test data, the empirical formula of shear bearing capacity of small shear span ratio beams without web reinforcement is put forward. (3) for reinforced concrete slab-column joints, The finite element simulation of 10 test plates made by Hunan University and 8 test plates made by German scholar Urban is carried out. Based on the analysis of the simulation results, the influence of column section shape (under the condition that the circumference of section UM is constant) and the reinforcement ratio of longitudinal reinforcement in the plate on the punching shear capacity of the plate is studied. At the same time, shearing and punching are compared.
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TU375

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本文编号:2311998

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