高强箍筋混凝土梁受剪性能研究及有限元分析

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高强钢筋强度高、性能稳定,能有效减轻建筑物自重并提高资源利用率,在国外已得到广泛的应用。随着《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)的颁布和实施,HRB400(新Ⅲ级钢)级钢筋已经作为主导钢筋推广并应用于工程结构。然而我国对于高强度钢筋作为抗剪箍筋的研究才刚刚起步,缺乏试验资料,对于依靠试验资料经统计分析法确定的抗剪承载力公式,可能会出现计算承载力不满足高强箍筋混凝土梁抗剪承载力的情况,因此有必要对高强箍筋混凝土梁的试验资料进行收集、整理和分析,从而对抗剪承载力计算公式有所改进和完善。本文统计了335根无腹筋梁和104根高强箍筋有腹筋梁的试验数据,并对影响梁抗剪极限承载力的因素,如剪跨比(跨高比)、混凝土强度等级、纵筋配筋率、箍筋强度、截面高度等进行了分析,并总结了其中的规律。根据国内外相关文献,提出了修正的变角桁架-拱模型,该模型考虑了混凝土的软化现象、拱体效应等因素。利用统计的试验数据,结合桁架-拱模型,提出了基于模型改进的集中荷载作用下,高强箍筋混凝土梁极限抗剪承载力的计算公式。经验算,该计算公式能较好地符合试验结果,可以作为梁抗剪承载力计算的预测公式。利用统计的试验数据,提出了集中荷载作用下高强箍筋混凝土简支梁的建议计算公式。为了证明该公式的普遍性,用此公式的计算值,与试验结果、我国《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)及美国规范(ACI318M-05)的计算值进行了对比分析,结果表明,我国规范计算的承载力值较高,偏于不安全,美国规范的计算值则偏小,偏于保守,建议公式的计算值则介于二者之间,可以定量的计算高强箍筋混凝土梁的抗剪承载力。对试验中的高强箍筋筋混凝土梁用ANSYS进行了非线性有限元分析,对数值分析结果和试验结果进行了比较,结果表明,分析结果与试验结果吻合较好。
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