基于修正压力场理论的高强钢筋混凝土梁受剪性能研究

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在混凝土构件基本理论中,受弯构件的受剪机理分析是一个十分复杂的问题。随着高强钢筋、高强混凝土研究、应用的日益成熟与普及,高强钢筋混凝土梁的受剪性能已经逐步成为研究重点,并取得了一定的研究成果,得出了承载力、裂缝宽度等经验公式,但精确性稍显欠缺。对于掺加钢纤维的高强钢筋混凝土梁受剪研究则相对较少,且已知的研究成果多是基于试验数据,在高强钢筋混凝土梁相关公式中加入纤维影响系数得来的半经验半理论公式,适用性有待进一步验证。本文以修正压力场理论为抗剪模型,分别对高强钢筋混凝土梁与钢纤维高强钢筋混凝土梁的受剪性能进行了研究讨论,推导了相关受剪承载力计算公式,并提出了两者的统一表达式。主要结论有下列几方面:(1)从对修正压力场理论的演变过程及其假定内容中可知,其优势在于将混凝土开裂后拉应力的抗剪贡献加以考虑,并结合应力应变平衡及裂缝处局部应力校核等条件,可以较为精确地预估梁的受剪承载力及描述构件从开裂至剪切破坏的荷载-变形全过程。(2)通过对高强钢筋混凝土梁的剪切受力特点及已有试验结论的分析得知,剪力作用是由上部受压区混凝土和下部受拉区共同承担,从而推导出高强钢筋混凝土梁的抗剪承载力计算公式。(3)根据钢纤维抗拉强度高,掺入钢纤维能够有效提高箍筋抗剪能力和纵筋销栓作用的特点。在修正压力场理论基础上综合考虑受压区混凝土、纵筋销栓力及钢纤维应力作用对梁受剪性能的影响,推导出钢纤维高强钢筋混凝土梁的承载力计算公式。(4)通过将高强钢筋混凝土梁与钢纤维高强钢筋混凝土梁的抗剪承载力公式进行对比分析,并引入钢纤维抗剪贡献系数和纵筋销栓力抗剪贡献系数,进而给出了混凝土梁的承载力统一计算公式。(5)结合本课题组已有试验数据,对本文提出的承载力计算公式进行了验证,结果吻合良好。同时选用相关文献的试验数据对本文给出的抗剪模型与其它抗剪模型进行了比对,结果证明本文抗剪模型精确度较高,更具实际参考价值。
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