集中荷载作用下的高强钢筋高强混凝土梁抗剪性能试验研究

发布时间：2017-03-26 01:01

  本文关键词：集中荷载作用下的高强钢筋高强混凝土梁抗剪性能试验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：高强混凝土在强度、密实性、耐久性、抗变形能力等方面具有良好的性能,在建筑工程上使用高强混凝土不仅能减少材料的用量,而且可以减少结构的自重和增加建筑的使用空间;工程上应用高强钢筋不但节省钢材从而降低工程成本,而且能提高工程的质量,综合效益明显。到80年代我国才开始对高强混凝土进行较为深入的研究,但相比于国外我国高强混凝土这方面的研究成果较少,同时把研究成果转化为实际工程应用的效果不理想,因此为了促进高强混凝土在实际工程中的应用,需要对其进行研究,同时也给设计规范提供参考。由于钢筋混凝土梁剪切破坏的复杂性,至今还未形成一个公认的剪切破坏理论体系,目前大多数国家(包括我国)的规范公式大多是在普通混凝土梁的试验数据基础上得到的,当采用高强钢筋和高强混凝土时,现行规范对于高强钢筋高强混凝土梁是否安全,有待于进一步研究。本文对5根高强钢筋高强混凝土梁进行剪切破坏的试验,通过集中荷载作用下来观测试件梁的裂缝发展过程,并根据试验现象和数据对梁的破坏形态、斜裂缝、挠度、钢筋受力情况等进行了分析,同时探讨了不同的混凝土强度和配箍率对极限承载力的影响,并将试验承载力和软化桁架模型理论值、中美规范的计算值分别进行了对比。结果表明,高强钢筋高强混凝土梁的破坏过程与普通混凝土梁相似,承载力随混凝土强度的提高呈一定比例的增加,配箍率的提高可以增加梁的承载力和延性;发生剪压破坏试件梁的承载力与软化桁架模型的理论值和我国规范计算值较为接近,发生弯剪破坏试件梁的承载力较高于各计算值,对于剪跨比为2.6高强钢筋高强混凝土(C100)梁对于我国规范总体上还是适用的,美国规范的安全储备均高于我国规范;通过本次试验的数据以及收集的相关试验数据,给出了一个高强钢筋高强混凝土梁剪切破坏承载力的建议公式。最后利用ANSYS软件对本次试验的5根试件梁进行非线性有限元分析,将模拟计算结果与试验值进行了对比,对比结果各项均符合较好。
【关键词】：高强混凝土 高强钢筋 抗剪性能 承载力 配箍率
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU375.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 引言10
• 1.2 高强材料的应用情况10-12
• 1.2.1 高强混凝土10-11
• 1.2.2 高强钢筋11-12
• 1.3 高强钢筋高强混凝土梁剪切破坏研究现状12-14
• 1.3.1 国外研究现状12-13
• 1.3.2 国内研究现状13-14
• 1.4 钢筋混凝土梁剪切破坏机理14-18
• 1.4.1 桁架模型15-17
• 1.4.2 极限平衡理论17
• 1.4.3 非线性有限元分析法17
• 1.4.4 数理统计法17-18
• 1.4.5 塑性分析法18
• 1.5 本文主要内容18-19
• 第二章 试验过程及分析19-44
• 2.1 试验目的19
• 2.2 试验概况19-21
• 2.2.1 试件参数19-21
• 2.2.2 试件梁的制作21
• 2.3 测量的内容与测点布置21-24
• 2.3.1 测量的内容21-22
• 2.3.2 测点的布置22-24
• 2.4 试验装置和加载制度24-26
• 2.4.1 试验装置24-25
• 2.4.2 加载制度25-26
• 2.4.3 破坏标志26
• 2.5 力传感器的标定26-27
• 2.5.1 标定过程26-27
• 2.5.2 计算方法27
• 2.6 材料力学性能27-28
• 2.7 加载过程及试验现象28-32
• 2.8 破坏过程32-33
• 2.8.1 典型的破坏过程32-33
• 2.8.2 破坏形态分析33
• 2.9 斜裂缝的分析33-38
• 2.9.1 斜裂缝类型33-35
• 2.9.2 斜向开裂荷载35-36
• 2.9.3 斜裂缝宽度的影响因素36-38
• 2.10 荷载—挠度曲线分析38-39
• 2.11 钢筋应变分析39-43
• 2.11.1 箍筋应变39-41
• 2.11.2 受拉纵筋应变41-43
• 2.12 本章小结43-44
• 第三章 承载力分析44-61
• 3.1 软化桁架模型44-53
• 3.1.1 转角软化桁架模型计算44-45
• 3.1.2 平衡方程45-46
• 3.1.3 协调方程46-47
• 3.1.4 本构关系47-49
• 3.1.5 计算过程49-53
• 3.2 中美规范的计算53-54
• 3.2.1 中美规范斜截面的计算53-54
• 3.2.2 中美规范计算方法的比较54
• 3.3 试件承载力及各影响因素的分析54-57
• 3.3.1 试件承载力54-55
• 3.3.2 混凝土强度的影响55
• 3.3.3 配箍率的影响55-57
• 3.4 承载力与各计算值的对比57-58
• 3.5 高强钢筋高强混凝土梁计算公式58-59
• 3.6 本章小结59-61
• 第四章 试件梁非线性有限元的分析61-72
• 4.1 概述61
• 4.2 ANSYS软件介绍61
• 4.3 钢筋混凝土非线性分析在ANSYS中的实现61-71
• 4.3.1 钢筋混凝土模型的选取61-63
• 4.3.2 材料单元的选取63
• 4.3.3 材料本构关系63-64
• 4.3.4 破坏准则64
• 4.3.5 混凝土开裂模拟64-65
• 4.3.6 模型建立65-66
• 4.3.7 加载求解66
• 4.3.8 计算结果66-70
• 4.3.9 有限元结果与试验的对比70-71
• 4.4 本章小结71-72
• 第五章 结论与展望72-74
• 5.1 结论72-73
• 5.2 展望73-74
• 参考文献74-77
• 致谢77-78
• 硕士在读期间发表论文78

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