钢筋混凝土柱在持续偏心荷载作用下的长期性能
发布时间：2022-01-13 03:07
为研究钢筋混凝土柱偏心受压的长期受力性能,进行了数值研究和试验研究。目前,国内外学者大多集中注意在钢筋混凝土柱同心受压的短期受力性能,而本研究第一注重长期受力性能,核心是钢筋混凝土柱的徐变和收缩对其性能的影响,第二注重设计偏心受压,更符合钢筋混凝土柱的实际使用情况,第三采用高强材料,填补国内外研究的空缺。1936年首次引入的最小配筋率的概念,是防止纵向钢筋在负荷中产生屈服。在钢筋混凝土柱中,由于徐变和收缩效应,实际的混凝土应力随着时间逐渐松弛而被转移到钢筋上。在低强度钢筋混凝土柱中,压力从混凝土到钢筋的再分配过程可能会导致纵向钢筋产生屈服,这种过早的屈服会对耐用性和最终的性能产生不利影响。在很多实际设计的案例中,混凝土强度是由刚度（挠曲和振动）、建筑美学和功能确定,而不是强度的需求。在这些情况下,柱截面可能大于对强度的需求,结果是纵向钢筋量由最小配筋率来决定。然而,由于当前1%最小配筋率规定是基于使用低强度材料集中加载的测试结果确定的,需要的最小配筋量可能比实际所需的钢筋量会小于或大于1%（即:在某些情况下,1%可能不安全或不经济）。在高偏心或高长细比情况下的设计参数构件,纵向受力钢筋...
【文章来源】：山东建筑大学山东省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
最小配筋率现存设计规范或等式对比
山东建筑大学硕士学位论文9文献[36]。图2.2各种应力等级下的徐变表现假设截面对称，各面环境条件不变，则认为截面上的收缩是均匀的，低应力水平下的拉伸徐变行为与压缩徐变行为相似[3]。2.2.4全分析过程全分析包括四个步骤：(1)加载前收缩效应的影响；(2)持续加载下（在0t时）的短期分析；(3)持续加载下servP长期分析(0tt期间);(4)极限荷载下的短期分析(在t时)。在钢筋混凝土柱中，混凝土的徐变和收缩受到纵向钢筋的内部约束。因此，混凝土的应力由于徐变和收缩效应而逐渐向纵向钢筋传递(应力松弛)或因附加二阶效应而导致应力的增加(应力恢复)。考虑到混凝土的老化(混凝土加载越早，最终的徐变应变越大[3])，混凝土的时效应力历史，裂缝等问题，采用逐级法（或叠加原理）考虑，假定混凝土应力在每个时间步长内保持恒定[3]。总混凝土应变()cit在时间步i内表示如下。111()()()()()()(,)()iciinicrishiiniinjcrijshijttttttttt(2.5)这里，()init，()crit，()shit在时间步i内的瞬时应变，徐变应变，收缩应变；1()=injtj1时的瞬时应变增量；1(,)=crijtt对加载至j1时的混凝土在时间步i内的徐变系数。值得注意的是，当混凝土应变与应力成正比时，一般采用叠加原理，例如胡克定律。在目前的研究中，考虑材料非线性，采用方法(Eq.(2.5))，其中瞬时应变()init是由假设的混凝土应力-应变曲线在时间步i内所定义的。这种假设的概念示意图描述在图2.3：因为混凝土总应变(无约束应变，()unrit)的增加，而在每个时间步内混凝土应力保持不变，混凝
山东建筑大学硕士学位论文10土的应力-应变曲线可以被认为是水平转移(应变增加)。在钢筋混凝土中，混凝土的总应变为由纵向钢筋约束，如果混凝土的约束应变已知，那么瞬时应变可以由公式()()()()iniresicrishitttt计算。图2.3应力-应变曲线随徐变和收缩而位移的假定通过假设压缩应变()cit和曲率()mit，在时间步i内第n个混凝土纤维的约束应变()nresit可以通过公式Eq.(2.6a)计算。因此，在每个时间步中，给定一个压缩应变通过两次迭代要找到满足公式Eq.(2.6b)（弯矩平衡）中力平衡的曲率()mit，并要找到满足公式Eq.(2.6c)（轴向压力平衡）中力平衡的压缩应变()cit。如果第二次迭代无法收敛（或()iPt无法达到servP），则认为是徐变屈曲。()()()nresiciminttty(2.6a)0()()()()()()22mininnninnservmiconcetesteelDDMtftAyftAyPet(2.6b)()()()ininninservconcretesteelPtftAftAP(2.6c)这里，()=nift第n个（钢筋或混凝土）纤维应力，它是混凝土应变()ninit或纵向钢筋应变()nresit的函数；ny第n个纤维距离受压面的距离；nA第n个纤维截面面积；D截面宽度。在之前的研究中，纤维厚度设为0.5mm，而()mit和()cit要满足力的平衡，通过试错的方式找到其容许值0()()0.001miservmiMtPetNmm和()0.001iservPtPN并在整个时间步内满足。混凝土的强度[24]和弹性模量[33]由下式计算。
本文编号：3585944
【文章来源】：山东建筑大学山东省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
最小配筋率现存设计规范或等式对比
山东建筑大学硕士学位论文9文献[36]。图2.2各种应力等级下的徐变表现假设截面对称，各面环境条件不变，则认为截面上的收缩是均匀的，低应力水平下的拉伸徐变行为与压缩徐变行为相似[3]。2.2.4全分析过程全分析包括四个步骤：(1)加载前收缩效应的影响；(2)持续加载下（在0t时）的短期分析；(3)持续加载下servP长期分析(0tt期间);(4)极限荷载下的短期分析(在t时)。在钢筋混凝土柱中，混凝土的徐变和收缩受到纵向钢筋的内部约束。因此，混凝土的应力由于徐变和收缩效应而逐渐向纵向钢筋传递(应力松弛)或因附加二阶效应而导致应力的增加(应力恢复)。考虑到混凝土的老化(混凝土加载越早，最终的徐变应变越大[3])，混凝土的时效应力历史，裂缝等问题，采用逐级法（或叠加原理）考虑，假定混凝土应力在每个时间步长内保持恒定[3]。总混凝土应变()cit在时间步i内表示如下。111()()()()()()(,)()iciinicrishiiniinjcrijshijttttttttt(2.5)这里，()init，()crit，()shit在时间步i内的瞬时应变，徐变应变，收缩应变；1()=injtj1时的瞬时应变增量；1(,)=crijtt对加载至j1时的混凝土在时间步i内的徐变系数。值得注意的是，当混凝土应变与应力成正比时，一般采用叠加原理，例如胡克定律。在目前的研究中，考虑材料非线性，采用方法(Eq.(2.5))，其中瞬时应变()init是由假设的混凝土应力-应变曲线在时间步i内所定义的。这种假设的概念示意图描述在图2.3：因为混凝土总应变(无约束应变，()unrit)的增加，而在每个时间步内混凝土应力保持不变，混凝
山东建筑大学硕士学位论文10土的应力-应变曲线可以被认为是水平转移(应变增加)。在钢筋混凝土中，混凝土的总应变为由纵向钢筋约束，如果混凝土的约束应变已知，那么瞬时应变可以由公式()()()()iniresicrishitttt计算。图2.3应力-应变曲线随徐变和收缩而位移的假定通过假设压缩应变()cit和曲率()mit，在时间步i内第n个混凝土纤维的约束应变()nresit可以通过公式Eq.(2.6a)计算。因此，在每个时间步中，给定一个压缩应变通过两次迭代要找到满足公式Eq.(2.6b)（弯矩平衡）中力平衡的曲率()mit，并要找到满足公式Eq.(2.6c)（轴向压力平衡）中力平衡的压缩应变()cit。如果第二次迭代无法收敛（或()iPt无法达到servP），则认为是徐变屈曲。()()()nresiciminttty(2.6a)0()()()()()()22mininnninnservmiconcetesteelDDMtftAyftAyPet(2.6b)()()()ininninservconcretesteelPtftAftAP(2.6c)这里，()=nift第n个（钢筋或混凝土）纤维应力，它是混凝土应变()ninit或纵向钢筋应变()nresit的函数；ny第n个纤维距离受压面的距离；nA第n个纤维截面面积；D截面宽度。在之前的研究中，纤维厚度设为0.5mm，而()mit和()cit要满足力的平衡，通过试错的方式找到其容许值0()()0.001miservmiMtPetNmm和()0.001iservPtPN并在整个时间步内满足。混凝土的强度[24]和弹性模量[33]由下式计算。
本文编号：3585944
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