钢筋混凝土构件塑性铰长度及其尺寸效应研究

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塑性铰长度是进行结构延性计算和塑性设计的一个重要参数。近年来,国内外学者对钢筋混凝土构件的塑性铰长度做了大量研究工作,但由于试验条件的限制,这些研究都是基于小尺寸试件进行的。随着试验条件的改善,有必要对大尺寸构件的塑性铰长度进行确认,并研究其是否存在尺寸效应。为此,本文进行了27根不同截面尺寸的钢筋混凝土构件的单调加载和低周反复加载试验,其中钢筋混凝土悬臂梁15根,钢筋混凝土悬臂柱12根,并对塑性铰长度的确定方法、变化规律及尺寸效应进行了研究。得到的主要结论如下:  (1)用纵筋屈服法、“纵筋应变—截面曲率”法、“百分表(引伸仪)—截面曲率”法、等效塑性铰长度四种方法确定了试件的塑性铰长度,结果表明:四种方法有一定的差别,方法四所得结果最小,方法三所得结果最大,方法一、方法二计算结果居于中间,但方法二的结果稍大于方法一。  (2)从总体来看,钢筋混凝土梁在峰值荷载时按前三种方法计算的塑性铰长度约为(0.57~1.05)h,等效塑性铰长度约为(0.37~0.7)h;在破坏时相应值分别约为(0.76~1.57)h和(0.58~1.13)h。钢筋混凝土柱在峰值荷载时由前三种方法确定的塑性铰长度约为(0.36~0.65)h,等效塑性铰长度约为(0.24~0.4)h;在破坏时相应值分别约为(0.64~1.15)h和(0.46~0.75)h。  (3)探究了塑性铰长度从屈服点到破坏点的变化规律,并得出结论:钢筋混凝土梁、柱的塑性铰长度随水平荷载的增加逐渐增大,并在峰值荷载前后发展最快。  (4)通过对比不同加载方式试件的塑性铰长度得知:加载方式对塑性铰长度的发展有一定的影响,往复试件的塑性铰长度比单调试件的略小。  (5)分析了截面尺寸对塑性铰长度的影响,结果表明:钢筋混凝土梁、柱的塑性铰长度随截面尺寸的增加相对减小,其减小程度随截面尺寸的增加基本呈减小趋势;极限位移点时塑性铰长度的尺寸效应比峰值荷载时更明显;提出的截面尺寸影响系数计算公式与试验结果吻合较好。  
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