预应力混凝土梁受剪承载力及改进的桁架—拱模型

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预应力钢筋混凝土构件的受剪机理十分复杂,虽然已开展大量研究,但仍缺乏合理的计算理论。各国规范大多采用经验公式进行预应力混凝土构件受剪承载力计算,计算结果相差较大。因此,继续开展预应力混凝土构件的受剪承载力计算方法的研究是十分必要的。本文的主要工作有:(1)总结钢筋混凝土构件受剪承载力计算方法和理论模型的基础上,分析了影响预应力混凝土梁受剪承载力的主要因素。并对各国规范公式的预应力混凝土构件受剪承载力进行对比分析。(2)收集整理了预应力混凝土梁受剪试验数据,建立了相应的数据库,将数据库中构件按有无腹筋分为两大类,分别分析不同影响因素,如混凝土强度等级、剪跨比、有效高度、预应力比、纵筋配筋率及箍筋等对构件名义受剪承载力的影响。采用中国规范(GB50010-2010)及美国规范(ACI318-05)计算公式对数据库进行计算,讨论了各因素对计算结果的影响,在此基础上,对我国规范公式提出改进建议并验证其可行性。(3)提出了改进的桁架-拱模型,考虑了混凝土软化系数、引入了混凝土斜压杆倾斜角、拱肋倾斜角的计算公式并考虑了预应力钢筋的影响,采用改进后的模型对试验数据进行计算并与中美规范计算结果进行对比。本文研究得出结论如下:1.对于有腹筋构件,当构件中箍筋强度特征值加fyvρsv>5时,我国规范GB50010-2010计算公式中会过高估计箍筋的受剪承载力,导致计算结果偏大。2.对于有腹筋构件,在计算其受剪承载力时应考虑纵向钢筋配筋率的影响。3.根据中美规范的计算结果,对我国规范提出改进建议,通过对试验数据的计算证实改进建议是可行的,改进后的公式变异系数较低,减小了计算结果的离散性。4.计算结果表明,改进后的桁架-拱模型可以较好的计算预应力混凝土梁的受剪承载力,其计算结果具有一定安全性,与中美规范公式相比,其计算结果的离散性较小,具有较好的适用性。
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