钢筋混凝土简支梁最小配箍率试验研究

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最小配箍率是钢筋混凝土梁类构件的重要构造措施之一。我国现行混凝土结构设计规范GB 50010(简称为我国规范)沿用上个世纪80年代设计规范中的概念,将Vmi n(28)0.1f cbh0?1.0f tbh0(配有最小箍筋用量梁的最小剪力设计值)代入受剪承载力计算公式得到有腹筋梁最小配箍率计算式。目前,国内外针对最小配箍率在有腹筋梁剪切破坏中性能表现的研究表明,最小配箍首先是来自梁受剪安全储备的概念。尺寸效应在无腹筋梁的受剪承载力中较为显著,配置一定数量的箍筋可以降低尺寸效应的影响程度。实际上,最近修订的ACI 318-19规范的最小配箍率就考虑了大尺寸梁受剪承载力的安全度。再者,梁的剪切破坏为脆性破坏,特别是大剪跨比时出现的斜拉破坏。最小配箍率可以使斜拉破坏向剪压破坏转化,从而使剪切破坏的脆性性质也得到改善。对于最小配箍率的合理取值,国内外研究人员进行了较为广泛的研究。按照我国规范公式,有腹筋梁的最小受剪承载力应不小于ft bh0,该数值很大程度上取决于无腹筋梁的受剪承载力。而现有混凝土结构设计规范中抗剪承载力计算公式并非建立在剪切破坏机理分析上,而是基于试验数据分析的经验公式,剪切机理并不是很明确,不同设计规范对抗剪承载力预测的差异较大。已有研究表明,我国规范公式对于无腹筋梁受剪承载力并不具有足够的安全度,导致按我国规范配置最少箍筋的梁是否能够具有合适的保证率达到ft bh0的要求存在疑问。因此,为进一步研究配置最小配箍率的有腹筋梁的抗剪性能,本文完成了集中荷载作用下36根钢筋混凝土简支梁(12根无腹筋梁和24根有腹筋梁)的受剪性能试验,并以配箍率(0、最小配箍率、构造配箍要求)、剪跨比(2.2、2.6、3.0、3.4)和混凝土强度(C25、C45、C65)为试验变量,研究分析了梁的破坏形态、裂缝发展、斜向开裂荷载、主斜裂缝荷载、极限荷载和跨中挠度等。同时探讨了少量箍筋对梁受剪性能的影响,并比较了我国规范GB 50010-2010、美国规范ACI 318-19、加拿大规范CSA A23.3-14和欧洲规范EC 2-02最小配箍率计算公式。基于此,对GB 50010-2010最小配箍率的合理性进行分析,结合本文试验结果以及从国内外相关文献中搜集的集中荷载和均布荷载作用下无腹筋梁及在最小配箍率变化范围内的矩形截面有腹筋梁的剪切破坏试验数据,评估我国规范抗剪计算公式对于无腹筋梁和最小配箍梁是否具有足够安全度。基于统计分析已有剪切试验数据,提出了配置少量箍筋的有腹筋梁抗剪承载力建议计算公式。
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