钢筋混凝土有腹筋梁抗剪机理试验研究

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对于钢筋混凝土有腹筋梁,我国规范GB 50010-2010、桥梁规范JTG 3362-2018、美国规范ACI 318-19、加拿大规范CSA A23.3-14都采用箍筋和混凝土两部分的抗剪承载力叠加的方式来计算有腹筋梁总的抗剪承载力,但欧洲规范EN1992-1-1:2004和模式规范fib Model Code 2010却在计算式中不考虑混凝土的抗剪承载力,仅考虑箍筋项,这说明规范之间存在矛盾,对于有腹筋梁混凝土部分的承载力一直未能有公认的计算方法。目前大部分对于钢筋混凝土有腹筋梁的研究,都是改变不同参数以此来研究各变量对其总的抗剪性能的影响,直接针对有腹筋梁中混凝土项和箍筋项抗剪承载力来改变各参数的研究较少。目前大部分有腹筋梁抗剪承载力计算公式中的混凝土项是基于无腹筋梁得到的,但配置箍筋后梁的抗剪机理变化,有腹筋梁混凝土部分抗剪承载力Vc和无腹筋梁的抗剪承载力并不相等,用无腹筋梁的结果来计算可能会出现过于保守或偏于不安全的情况。因此,为进一步研究钢筋混凝土有腹筋梁的抗剪机理,本文通过在箍筋内部开槽预埋电阻应变片测量箍筋的抗剪承载力,可分别得到钢筋混凝土有腹筋梁中混凝土和箍筋承担的剪力。在集中荷载作用下,以配箍率、混凝土强度和剪跨比为变量,完成了16根钢筋混凝土简支梁受剪性能试验。为了控制过高的纵筋配筋率,采用HRB600级钢筋作为纵向受拉钢筋。在有腹筋梁的箍筋内预埋电阻应变片,可有效地测量了箍筋应力。试验结果表明:剪跨比对混凝土和箍筋在总剪力中所占的比例有显著影响,且二者呈相反的变化趋势;剪跨比较小时,配箍能提升混凝土的抗剪承载力,但箍筋本身承担的剪力较小,甚至不能达到其屈服强度。剪跨比较大时,斜裂缝倾角小于45°,实际与斜裂缝相交的箍筋数量大于按45°斜裂缝倾角计算的数量,因此实际腹筋贡献的剪力大于计算值,与无腹筋梁相比,大剪跨比构件中的Vc有所降低。同时通过分析各理论模型和剪承载力计算公式中各抗剪分量的合理性,在本文试验发现的基础上,收集了国内外369根有腹筋梁受剪承载力的试验数据,采用统计分析方法得到了有腹筋梁受剪承载力计算公式。新的计算公式比现行规范(GB50010-2010)更加合理,也偏于安全。
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