纵筋率对剪跨比为1.5的有腹筋简支梁受剪性能的影响

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以往对钢筋混凝土梁受剪性能的试验研究中,为了保证最终发生剪切破坏,常有意将梁的纵筋率设置得很大(常常大于2.8%)。这与工程实践中纵筋率一般在1.0~1.5%左右的实际情况差距较大,因此建立在这种纵筋率较高的梁的受剪性能试验数据基础上的规范抗剪设计方法可能是偏不安全的。在纵筋率对梁受剪性能的影响方面,已有一些学者进行了试验研究,但这些研究大多是针对无腹筋梁的;与此同时,这些研究较为偏重于纵筋率对承载力影响,而较少关注纵筋率对裂缝开展特征和最终破坏形态的影响。本文属于系列研究的一部分,通过八根两点对称集中加载、剪跨比为1.5、不同纵筋率的有腹筋简支梁(包括5根双筋截面梁和3根单筋截面梁)的试验,深入研究了有腹筋简支梁的受剪破坏全过程及纵筋率对简支梁裂缝形态、破坏形态、钢筋应变分布的影响,并就纵筋率对有腹筋梁抗剪承载能力的影响作进一步的评述。本文通过单调静力加载试验研究,对梁的裂缝延伸和开展、纵筋应变、箍筋应变、梁的挠度等指标进行了细致的量测,试图追踪每根试件在裂缝发展及破坏过程中钢筋沿梁长、沿梁高应变分布的变化与裂缝发展程度的相关性,进而总结出有腹筋简支梁裂缝开展及钢筋应力分布的一般规律。其次,通过对比研究不同纵筋率试件的裂缝开展和延伸规律、破坏形态特征、以及承载能力等,初步总结了纵筋率的影响规律。文中还将试验实测承载力与我国现行混凝土结构设计规范抗剪设计公式的预测值和基于修正斜压场理论的抗剪分析程序Response2000的分析结果进行了对比。由于弯剪共同作用下钢筋混凝土梁的受力性能将不同于单纯受剪或受弯的性能,因此本文就弯剪相互作用展开了讨论。研究结果表明,纵筋率的变化对裂缝(弯曲、弯剪、腹剪裂缝)的发展有显著的影响;纵筋率的变化将引起有腹筋简支梁破坏形态的性质发生变化,纵筋率较小时梁发生弯曲破坏;而纵筋率较大时梁则会发生剪切破坏,本次试验的钢筋混凝土简支梁的临界纵筋率在0.85%~1.28%之间;纵筋率对有腹筋简支梁的初始斜裂缝荷载有较为明显的影响,但对抗剪承载力影响并不显著;纵筋率对钢筋应变分布存在显著影响;钢筋应变分布也在一定程度上真实地反映了试件的裂缝开展情况。另外,对试件不同截面纵向钢筋应变沿高度方向的分析表明,平截面假定在纯弯段能够近似成立,但在弯剪共同作用下的剪跨段则不成立。在承载力预测方面,试验实测抗剪承载力平均比按我国规范GB50010-2002计算的抗剪承载力高30%,比Response2000平均高出23%。Response2000对于深受弯构件的受剪性能来说,并没有给出令人满意的预测结果。对试件弯剪相关性的初步分析表明,<WP=5>钢筋混凝土梁的承载能力将由弯矩和剪力共同决定,对称配筋的双筋截面梁相对单筋截面梁来说,更容易发生剪切破坏。
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