钢板加固的钢筋混凝土梁在纯扭转下的结构性能研究

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用外固定钢板加固混凝土构件已被公认为是提高结构性能和强度的有效手段,本文着重研究了用钢板加固混凝土梁的抗扭强度问题。试验工作包括十三根钢筋混凝土梁在纯扭转作用下的试验研究。此项研究对影响混凝土结构性质的各方面进行了一系列实验,包括建筑材料及控制样本的形状(立方体、圆柱体及棱柱体)。本研究涉及一些重要参数的影响,这些因素包括钢板厚度、钢板高度和剪力连接器之间的间距。梁的试验结果是基于扭矩扭转行为、梁纵向伸长以及试验程序中考虑的变量对开裂扭矩、极限扭矩和破坏模式的影响。实验结果表明:随着钢板厚度、板板高度和剪切连接件数量的增加,所有组合梁的开裂扭矩、极限扭矩、整体刚度和梁的延性均会增加。扭转力矩和扭转角受钢板厚度大于钢板高度的影响。而复合梁的伸长率受剪力连接器数量的影响大于钢板的高度和板厚。采用ABAQUS6.10非线性有限元软件对上述算例进行建模,分别建立以钢板厚度、钢板高度和销钉间距(总数)为变量的十二个模型B1-B12和梁内未加钢板的模型BN,随后进行扭转加载下的有限元分析。将梁屈服扭矩、极限扭矩的试验值与有限元分析值的对比,变异系数Tyb/Tya的幅值分别为0.83和0.92,较为吻合,表明模型所用的本构模型、相互作用与加载方式能反应实际的情况。根据数值模拟结果:可以明显的观察到有钢板加固梁的屈服扭矩和极限扭矩相对于未加钢板梁的提高;在相同栓钉间距和钢板厚度情况下,不同板高的加固梁在弹性阶段刚度较接近,抗扭刚度随钢板高度的提高在达到屈服扭矩之后更为明显;钢板厚度的变化对极限扭矩的大小影响显著,而栓钉间距减小的作用类似加密的箍筋,有效的抑制了梁的塑形变形。
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