钢筋混凝土连续深梁受剪承载力研究

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钢筋混凝土连续深梁被广泛应用于实际工程之中,主要作为结构竖向荷载不连续处的转换构件。建筑结构中柱距不同的上下层之间的转换大梁和桥梁结构中联系上部结构与下部结构的盖梁均可采用连续深梁。钢筋混凝土连续深梁受力机理不同于简支深梁及连续浅梁。如果忽略它们之间的区别,有可能导致一些预料之外的明显裂缝。连续深梁有明显的拉杆-拱受力行为,不同于连续浅梁。简支深梁的主要传力机制为混凝土压杆与底部受拉纵筋构成的桁架受力体系;而连续深梁除了与底部纵筋构成的正弯矩桁架受力体系外,还有与顶部纵筋构成的负弯矩桁架受力体系,两者共同构成了连续深梁的桁架受力体系。并且,连续深梁为超静定结构,对外加位移和支座不均匀沉降都十分敏感。由于这些区别,基于连续浅梁和简支梁的计算模型和设计方法可能不适用于连续深梁。为了评价规范计算模型对连续深梁受剪承载力预测的安全性,本文通过搜集和筛选国内外文献中的试验研究成果,建立了一个钢筋混凝土连续深梁受剪试验数据库。在对美国规范ACI 318-2011采用的拉压杆模型(STM)计算方法以及GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》中深受弯构件受剪承载力计算公式进行分析的基础上,利用本文建立的数据库对中、美两种方法进行评价,结果表明两者均高估了连续深梁的受剪承载力。对于中国规范计算公式,本文建议将其计算剪跨比λ的上限值取3,下限值取0.25,可以使其安全地用于连续深梁受剪承载力计算;对于美国规范所采用的STM,则通过调整压杆混凝土有效系数,提高其安全度。腹筋对连续深梁抗剪性能的影响机理十分复杂,系统的试验研究较少,试验结果比较分散。为了弥补试验研究的不足,采用非线性有限元方法模拟钢筋混凝土连续深梁的受力性能。利用已有的试验数据,验证了基于混凝土塑性—断裂本构模型的非线性有限元模型。并以此为基础,对以腹筋配筋率和剪跨比为变量的76根连续深梁进行分析,研究腹筋对连续深梁受剪承载力的影响。有限元分析结果与中国规范公式、STM及最新提出的三参数机动法(3PKT)的比较表明,中国规范高估了水平腹筋对构件受剪承载力的贡献,STM和3PKT方法也存在各自的不足。
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