构件的抗剪性能及抗剪设计
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砌体结构的抗剪强度设计值引言砌体结构是一种常见的建筑结构形式,具有广泛的应用。
在设计砌体结构时,抗剪强度是一个重要的设计指标。
本文将对砌体结构的抗剪强度设计值进行详细介绍和分析。
砌体结构的基本概念砌体结构是由砖块或其他类似材料通过粘结剂(如水泥)连接而成的结构。
在砌体结构中,抗剪强度是指材料在受到外部力作用时,抵抗剪切破坏的能力。
抗剪强度设计值是根据工程需求和材料特性确定的一个安全值,用于保证砌体结构在使用过程中不会发生严重破坏。
影响砌体结构抗剪强度设计值的因素1. 材料特性不同类型的砖块和粘结剂具有不同的力学性质和耐久性能。
例如,普通红砖和轻质隔墙板具有不同的抗压、抗拉和抗剪强度。
因此,在确定砌体结构的抗剪强度设计值时,需要考虑材料的特性。
2. 结构形式砌体结构可以采用不同的形式,如实心墙、空心墙、加筋墙等。
这些不同的结构形式会对砌体结构的抗剪强度产生影响。
例如,加筋墙在抵抗剪切力方面比实心墙和空心墙更具优势。
3. 砌筑工艺砌筑工艺对砌体结构的抗剪强度也有重要影响。
合理的砌筑工艺可以提高砌体结构的整体强度和稳定性。
例如,在砖块之间添加适量的粘接剂可以增加结构的抗剪强度。
确定砌体结构抗剪强度设计值的方法确定砌体结构抗剪强度设计值需要综合考虑材料特性、结构形式和砌筑工艺等因素。
通常采用以下步骤进行:1. 确定荷载根据具体工程需求,确定作用在砌体结构上的荷载类型和大小。
常见荷载包括垂直荷载、水平荷载和地震荷载等。
2. 计算剪切力根据荷载和结构形式,计算砌体结构所受到的剪切力。
剪切力是指作用在结构上的垂直于结构平面的力,会导致砌体结构发生剪切破坏。
3. 确定设计参数根据材料特性和工程要求,确定设计参数。
设计参数包括粘结剂的强度、砖块的抗拉强度、墙体的几何尺寸等。
4. 计算抗剪强度设计值根据设计参数和计算公式,计算砌体结构的抗剪强度设计值。
通常采用经验公式或试验数据进行计算。
5. 安全评估将计算得到的抗剪强度设计值与实际要求进行比较,并进行安全评估。
混凝土抗剪性能测试标准一、前言混凝土是建筑物中最常用的材料之一,其抗剪性能是建筑结构安全的重要保障。
本文旨在介绍混凝土抗剪性能测试标准,以便于工程师了解如何正确评估混凝土的抗剪性能。
二、混凝土抗剪性能混凝土的抗剪性能指的是混凝土在受到剪切力作用时的承载能力。
在建筑结构中,混凝土往往承担着压力和拉力的作用,而剪力则是由于结构受到外部作用而产生的。
因此,混凝土的抗剪性能对于建筑结构的安全性至关重要。
三、混凝土抗剪性能测试方法1. 直剪试验法直剪试验法是最常用的混凝土抗剪性能测试方法之一。
该方法是将混凝土试样置于剪切装置中,然后施加垂直于试样轴线的力,使试样沿着竖直面剪切,从而测量混凝土的抗剪强度。
该方法的优点是操作简单,精度高,适用于各种混凝土材料。
2. 斜剪试验法斜剪试验法也是一种常用的混凝土抗剪性能测试方法。
该方法是将混凝土试样置于斜剪装置中,然后施加沿着试样轴线和试样面斜向的力,使试样沿着斜面剪切,从而测量混凝土的抗剪强度。
该方法的优点是可以模拟实际工程中的剪切状态,但操作比较复杂,精度较低。
3. 钢筋箍缚试验法钢筋箍缚试验法是一种较为特殊的混凝土抗剪性能测试方法。
该方法是将混凝土试样置于箍缚装置中,然后在试样两端的钢筋上施加力,使试样沿着箍缚面剪切,从而测量混凝土的抗剪强度。
该方法的优点是可以模拟混凝土在钢筋箍缚作用下的实际受力情况,但操作比较复杂。
四、混凝土抗剪性能测试标准1. GB/T 50081-2002《混凝土结构设计规范》该标准规定了混凝土抗剪性能测试的基本要求和试验方法,包括直剪试验法和斜剪试验法。
该标准适用于各种混凝土材料的抗剪性能测试。
2. GB/T 50082-2009《混凝土结构施工质量检验标准》该标准规定了混凝土抗剪性能测试的基本要求和试验方法,包括直剪试验法和斜剪试验法。
该标准适用于混凝土结构施工质量检验和验收。
3. JGJ/T 70-2009《建筑结构用混凝土试验方法标准》该标准规定了混凝土抗剪性能测试的基本要求和试验方法,包括直剪试验法、斜剪试验法和钢筋箍缚试验法。
混凝土抗剪性能分析原理一、引言混凝土是建筑工程中常用的材料之一,其强度和耐久性是工程质量的重要保障。
其中,混凝土的抗剪性能直接影响着工程的安全性。
因此,对混凝土抗剪性能的分析和评估具有重要的现实意义和理论价值。
二、混凝土抗剪性能的定义混凝土的抗剪性能指的是其抵抗剪切力的能力。
在混凝土受到剪切力作用时,其内部会形成剪应力。
混凝土抗剪性能好坏的评估,主要通过确定混凝土的剪切强度来进行。
三、混凝土抗剪性能的影响因素混凝土抗剪性能受到多种因素的影响,包括混凝土的材料性质、混凝土的配合比、混凝土的孔隙率、混凝土的加工成型工艺等。
1.混凝土的材料性质混凝土中的材料包括水泥、砂、石子和掺合料等。
其中,水泥是混凝土的基础材料,其质量直接影响到混凝土的强度和耐久性。
砂和石子的粒径、形状和含水率等也会影响混凝土的力学性能。
2.混凝土的配合比混凝土的配合比是指各种原材料在混凝土中的配比。
不同的配合比会影响混凝土的强度和耐久性。
过多或过少的水泥会影响混凝土的强度和耐久性,而过多的水则会导致混凝土的强度下降。
3.混凝土的孔隙率混凝土的孔隙率是指混凝土中空隙的体积与混凝土总体积的比值。
孔隙率越大,混凝土的强度越低,耐久性越差。
因此,减少混凝土的孔隙率是提高混凝土抗剪性能的一种有效方法。
4.混凝土的加工成型工艺混凝土的加工成型工艺包括搅拌、浇注、振捣等环节。
不同的加工成型工艺会影响混凝土的内部结构和性能,进而影响混凝土的抗剪性能。
四、混凝土抗剪性能的分析方法混凝土抗剪性能的分析方法主要包括实验方法和理论方法。
1.实验方法实验方法是评估混凝土抗剪性能的主要手段之一。
其中,直剪试验和双剪试验是常用的实验方法。
直剪试验是将混凝土试件放在直剪试验机上,施加剪切力,测量混凝土的剪切强度。
直剪试验可以模拟实际工程中混凝土受到的剪切力,是评估混凝土抗剪性能的一种有效方法。
双剪试验是将混凝土试件剖成两半,然后再施加剪切力,测量混凝土的剪切强度。
钢筋混凝土梁的抗剪性能试验研究一、研究背景钢筋混凝土结构是现代建筑中广泛采用的一种结构形式。
在钢筋混凝土结构中,梁扮演着承载荷载的重要角色。
梁在荷载作用下受力,其中抗剪性能是影响梁承载力的主要因素之一。
因此,研究钢筋混凝土梁的抗剪性能对于保证建筑结构的安全性具有重要意义。
二、研究目的本研究的目的是通过试验研究,探究不同参数对钢筋混凝土梁抗剪性能的影响,为钢筋混凝土结构设计提供理论依据。
三、研究方法本研究采用试验研究的方法,通过制作不同参数的钢筋混凝土梁,对其抗剪性能进行测试,并分析其受力特点和破坏模式。
四、试验设计1.试验样品制作本次试验制作的钢筋混凝土梁为T型梁,其截面尺寸为200mm×300mm,长度为1000mm。
在制作过程中,使用混凝土强度等级为C30、钢筋品种为HRB400的材料。
2.试验参数设置本次试验设置了以下参数:(1)纵向钢筋直径:10mm、12mm、14mm(2)箍筋间距:100mm、150mm、200mm(3)箍筋直径:6mm、8mm、10mm设置以上参数的目的是探究不同参数对钢筋混凝土梁抗剪性能的影响。
3.试验方法本次试验采用四点弯曲试验法,按照GB/T50081-2002《混凝土结构设计规范》的要求进行。
试验过程中记录梁的位移、载荷等数据,以便后续分析。
五、试验结果分析1.梁的受力特点试验结果显示,随着纵向钢筋直径的增加,梁的承载力逐渐增加;随着箍筋间距的增加,梁的承载力逐渐降低;随着箍筋直径的增加,梁的承载力逐渐增加。
2.梁的破坏模式试验结果显示,在大多数样品中,梁的破坏模式为剪切破坏。
在一些样品中,还出现了箍筋断裂和钢筋拉断等破坏形式。
六、结论本次试验研究了不同参数对钢筋混凝土梁抗剪性能的影响,并得出以下结论:(1)随着纵向钢筋直径的增加,梁的承载力逐渐增加;(2)随着箍筋间距的增加,梁的承载力逐渐降低;(3)随着箍筋直径的增加,梁的承载力逐渐增加;(4)大多数样品中,梁的破坏模式为剪切破坏,还出现了箍筋断裂和钢筋拉断等破坏形式。
第3章构件的抗剪性能及抗剪设计3.1 对钢筋混凝土构件抗剪问题的回顾①受弯构件的受剪区段一定有弯矩作用剪弯区段弯矩与剪力的比值对构件的抗剪性能往往起到较主要的作用,构件的破坏形态会发生改变。
②构件的剪弯区段出现斜裂缝之后,其受力及破坏较为复杂,影响因素众多,目前尚未能像正截面的分析一样建立一套大家都能接受较为完整的理论体系,国外各主要规范以及国内个本标准中的斜截面承载力的计算方法有较大的差别。
●加拿大多伦多大学的M.P.Collins, D.Mitchell 和F.J.Vecchio一直以来进行研究,取得了较大的进展(加拿大规范采纳);●宏观模型为基础并经改进的承载力的计算方法和剪切变形计算方法;●分析影响因素,以大量试验为基础建立的承载力计算方法。
③ 构件的剪弯区段形成平面受力(二维应变)状态,构件的变形包括弯曲变形和剪切变形,当构件受力进入非线性状态(出现斜裂缝直至钢筋屈服)以后,剪力—剪切变形关系受到的影响因素较为复杂,在构件的变形中很难筛分剪切变形和弯曲变形,全过程分析有待进一步研究和完善;斜裂缝宽度的计算方法目前研究不成熟,没有公认的计算模型和直接的控制方法。
目前在工程中控制角度也是间接的、经验性的。
3.2 无腹筋构件的抗剪1. 影响无腹筋构件抗剪承载力的因素● 剪跨比λ定义:广义剪跨比:0M Vh λ= (针对计算截面) 计算剪跨比:0a h λ'=对于简支梁:λλ'=如图所示:原《规范》GBJ10-89以混凝土的轴心抗压强度c f 反映混凝土的抗剪承载力,取:c c 00.21.5V f bh λ=+;现行《规范》GB50010-2002以及本次修订后以混凝土的抗拉强度t f 反映混凝土的抗剪承载力,取:c t 01.751.0V f bh λ=+。
由图可见对于高强混凝土原《规范》偏于不安全,而对于现行《规范》是偏于安全的。
● 混凝土强度t f 或c f梁的最终破坏是有混凝土的材料破坏控制的,试验及计算结果的比值如下图所示,可见混凝土的强度偏低时,计算结果安全裕量偏大。
混凝土抗剪强度设计值1. 引言混凝土结构是现代建筑中常见的一种结构形式,其承受着重大的荷载和力学作用。
在混凝土结构设计中,抗剪强度是一个重要的设计指标,直接影响着结构的安全性和承载能力。
本文将详细介绍混凝土抗剪强度设计值的概念、计算方法以及与之相关的因素。
2. 混凝土抗剪强度设计值的概念混凝土抗剪强度设计值是指在给定荷载作用下,混凝土材料在抗剪破坏前能够承受的最大剪应力。
它是根据结构使用要求和安全性要求来确定的,并且需要满足国家规范中对于混凝土结构设计的相关要求。
3. 混凝土抗剪强度设计值计算方法混凝土抗剪强度设计值可以通过试验或理论计算来确定。
下面将介绍两种常用的计算方法:3.1 直接试验法直接试验法是通过对混凝土试件进行加载试验,测量其抗剪强度来确定设计值。
该方法需要进行大量的试验,包括不同材料、不同配合比和不同尺寸的试件。
试验结果可以通过统计分析得到设计值。
3.2 理论计算法理论计算法是通过混凝土的力学性质和结构的几何形状等参数,利用力学原理进行计算来确定设计值。
常用的理论计算方法有剪应力理论、塑性抗剪承载力理论和极限平衡理论等。
4. 影响混凝土抗剪强度设计值的因素混凝土抗剪强度设计值受到多种因素的影响,下面将介绍其中几个主要因素:4.1 混凝土材料特性混凝土材料的强度、韧性和粘聚力等特性对抗剪强度有重要影响。
其中水灰比、砂率和骨料种类等是影响混凝土抗剪强度的关键参数。
4.2 结构形式与尺寸结构形式和尺寸对混凝土结构的受力状态有直接影响。
例如,梁、柱、板等结构单元的截面形状和尺寸会影响抗剪强度的设计值。
4.3 荷载类型与大小不同荷载类型和大小对混凝土结构的抗剪性能有不同要求。
例如,静荷载和动荷载对混凝土结构的抗剪强度设计值有不同要求。
4.4 环境条件环境条件如温度、湿度和腐蚀等也会影响混凝土结构的抗剪强度。
特殊环境下需考虑这些因素对设计值的影响。
5. 结论混凝土抗剪强度设计值是混凝土结构设计中一个重要的指标,其计算方法需要根据试验或理论计算来确定。
桩基的抗剪性能与剪切破坏机理桩基是土木工程中常用的一种基础形式,其承载力主要取决于桩土界面的剪切性能。
在设计和施工过程中,了解桩基的抗剪性能以及剪切破坏机理对于确保工程的安全和可靠性至关重要。
本文将从桩基的抗剪性能和剪切破坏机理两个方面进行探讨。
一、桩基的抗剪性能桩基的抗剪性能是指桩土界面抵抗剪切破坏的能力。
在桩基承受横向力作用时,桩土界面会发生剪切变形,而桩基的抗剪性能直接影响着桩土界面的稳定性。
1. 桩基的抗剪强度桩基的抗剪强度是指桩土界面所能承受的最大剪切应力。
一般来说,桩基的抗剪强度与桩身的材料和形状、桩周土的性质以及桩与土之间的摩擦力有关。
合理选择桩的材料和形状,加强桩土界面的摩擦力,可以提高桩基的抗剪强度。
2. 桩基的抗剪刚度桩基的抗剪刚度是指在剪切加载下,桩土界面的刚度和变形特性。
桩基的抗剪刚度直接影响着桩土界面的变形和力学特性。
合理选择桩的尺寸和布置方式可以有效控制桩基的抗剪刚度,提高桩土界面的刚度和稳定性。
二、桩基剪切破坏机理桩基的剪切破坏机理是指桩基在受到剪切力作用下发生破坏的过程。
了解桩基的剪切破坏机理对于合理设计和施工具有重要的指导意义。
1. 桩土界面的滑移破坏桩土界面的滑移破坏是指桩基在剪切力作用下,桩身与土体之间发生滑动和位移的过程。
当剪切力达到一定阈值时,摩擦力无法抵抗剪切力,桩土界面产生滑动,进而导致桩基的剪切破坏。
2. 桩基的横向位移破坏桩基的横向位移破坏是指桩基在受到横向力作用下,桩身产生较大位移和变形的过程。
当横向力超过桩基的抗剪强度和抗剪刚度时,桩基会发生横向位移破坏,严重影响桩土界面的稳定性。
总结:桩基的抗剪性能和剪切破坏机理对于土木工程的安全和可靠性至关重要。
设计和施工中需要充分考虑桩基的抗剪强度和抗剪刚度,合理选择桩的材料、形状和尺寸,并增加桩土界面的摩擦力,以提高桩基的抗剪能力。
此外,对桩基的剪切破坏机理进行深入研究,可以为设计和施工提供有效的指导。
叠合受弯构件沿叠合面抗剪设计方法的建议叠合受弯构件是由两个或多个受弯构件叠合而成的结构,广泛应用于桥梁、楼梯、平台等工程中。
在设计叠合受弯构件时,抗剪是一个非常关键的设计要素。
本文将提出一些关于叠合受弯构件沿叠合面抗剪设计方法的建议。
首先,在进行叠合受弯构件的抗剪设计时,需要明确设计目标。
叠合受弯构件在正常使用状态下不应出现剪切破坏或局部失稳,因此需要确保叠合面的抗剪强度满足规范要求。
其次,进行抗剪设计时需要考虑叠合面的受力情况。
叠合面处的受力模式可能是剪力传递、拉压共同作用、剪引共同作用等。
根据叠合面的受力情况,可以选择合适的抗剪设计方法。
其中,常用的抗剪设计方法包括采用钢板片法、预应力法、加筋法等。
钢板片法是指在受弯构件叠合面附近增加一层或多层钢板片,以提高叠合面的抗剪承载力。
预应力法是通过在受弯构件内部施加一定的预应力,使叠合面的抗剪承载力得到提高。
加筋法是在受弯构件叠合面两侧增加一定的加筋板或者钢筋,以提高叠合面的抗剪承载力。
这些方法可以根据具体情况进行选择。
另外,对于叠合受弯构件的设计,还需要考虑材料的选择。
一般来说,叠合面处的材料强度应该与构件的主体部分相匹配,以确保受力均衡。
在选择材料时,还需要考虑材料的可焊性、耐腐蚀性、可加工性等因素。
在进行抗剪设计时,还应考虑叠合面的几何形状对抗剪性能的影响。
叠合面的形状、尺寸和角度等因素都会影响叠合面的抗剪承载力。
因此,在设计时需要综合考虑这些因素,并选择合适的几何形状,以提高叠合面的抗剪性能。
此外,需要注意的是,叠合面的表面处理也是抗剪设计的一个重要方面。
合理的表面处理可以提高叠合面的摩擦系数,从而提高叠合面的抗剪承载力。
常用的表面处理方法包括喷丸、打磨、涂层等。
最后,进行抗剪设计时,还需要进行力学分析和验证。
可以通过受力分析、有限元分析等方法,对叠合受弯构件在叠合面处的应力和变形进行定量计算和验证,以验证设计方案的合理性和可行性。
总之,叠合受弯构件沿叠合面的抗剪设计是一项复杂的工程问题,需要综合考虑材料选择、几何形状、受力特点等因素。
第3章构件的抗剪性能及抗剪设计3.1 对钢筋混凝土构件抗剪问题的回顾①受弯构件的受剪区段一定有弯矩作用剪弯区段弯矩与剪力的比值对构件的抗剪性能往往起到较主要的作用,构件的破坏形态会发生改变。
②构件的剪弯区段出现斜裂缝之后,其受力及破坏较为复杂,影响因素众多,目前尚未能像正截面的分析一样建立一套大家都能接受较为完整的理论体系,国外各主要规范以及国内个本标准中的斜截面承载力的计算方法有较大的差别。
●加拿大多伦多大学的M.P.Collins, D.Mitchell 和F.J.Vecchio一直以来进行研究,取得了较大的进展(加拿大规范采纳);●宏观模型为基础并经改进的承载力的计算方法和剪切变形计算方法;●分析影响因素,以大量试验为基础建立的承载力计算方法。
③ 构件的剪弯区段形成平面受力(二维应变)状态,构件的变形包括弯曲变形和剪切变形,当构件受力进入非线性状态(出现斜裂缝直至钢筋屈服)以后,剪力—剪切变形关系受到的影响因素较为复杂,在构件的变形中很难筛分剪切变形和弯曲变形,全过程分析有待进一步研究和完善;斜裂缝宽度的计算方法目前研究不成熟,没有公认的计算模型和直接的控制方法。
目前在工程中控制角度也是间接的、经验性的。
3.2 无腹筋构件的抗剪1. 影响无腹筋构件抗剪承载力的因素● 剪跨比λ定义:广义剪跨比:0MVh λ=(针对计算截面) 计算剪跨比:0a h λ'=对于简支梁:λλ'=如图所示:原《规范》GBJ10-89以混凝土的轴心抗压强度c f 反映混凝土的抗剪承载力,取:c c 00.21.5V f bh λ=+;现行《规范》GB50010-2002以及本次修订后以混凝土的抗拉强度t f 反映混凝土的抗剪承载力,取:c t 0 1.751.0V f bh λ=+。
由图可见对于高强混凝土原《规范》偏于不安全,而对于现行《规范》是偏于安全的。
● 混凝土强度t f 或c f梁的最终破坏是有混凝土的材料破坏控制的,试验及计算结果的比值如下图所示,可见混凝土的强度偏低时,计算结果安全裕量偏大。
图中cal ()V P 为原《规范》GBJ10-89的计算结果,cal ()V N 为现行《规范》GB50010-2002的计算结果。
可见现行《规范》计算结果偏于安全。
美国ACI即混凝土的抗剪承载力随混凝土强度的提高不是线性增长关系。
●纵向钢筋配筋率ρ如图所示,纵筋有“销栓”作用V,同时纵向钢筋配筋量大,可d使剪压区的面积加大(保持轴向平衡),对提高承载力有有利作用。
但提高的程度与λ有关。
ρ%●截面尺寸截面尺寸对梁的抗剪承载力有影响。
截面高度h变化的影响如下图:此外,轴力、混凝土的骨料大小等也有影响。
2.无腹筋构件的宏观传力模型及抗剪承载力① 梳齿模型该模型最早由Kani 于上世纪1964年提出,后经不断研究与改进,通过假定裂缝的倾角和间距、裂缝的高度,并对齿的受力机理进行分析。
Reineck 于1991年以力学模型为基础剪力的抗剪承载力计算公式如下:t du 0.41.00.054bhf V V λ+=+② 拉杆—拱模型③ 经验公式下图为清华大学施岚青教授等人统计的国内外无腹筋简支梁共293个集中加载抗剪试验结果,如图所示。
得出的回归分析式为:u c 0c0.081000.3V f bh f ρλλ⋅=+-⋅ 其上限与下线的近似计算公式分别为;u,max c 00.5V f bh λ= (上限)u,min c 00.120.3V f bh λ=- (>0.0044,下限) Karim 等人给出的经验公式为:u d [0.4(10.03)]V A bh =+-其中:d A —形状调整系数,当1.0 2.5λ≤≤时,d A λ=; 2.5λ≥时,d 2.5A =目前已知的经验公式有20余个。
基本上是以混凝土强度,剪跨比,纵筋率,截面尺寸为影响因素。
3.3 有腹筋构件的抗剪1.有腹筋构件的抗剪机理及模型箍筋除了能够直接承受一部分作用剪力以外,它的存在还有助于:● 加大剪压区的面积,有利于截面抗剪;● 减小裂缝宽度,有利于增大裂缝间的骨料咬合作用提高抗剪; ● 有利于纵筋“销栓”作用的发挥,提高抗剪能力; ● 对受力拱的混凝土提供约束作用,提高混凝土承载力。
sv① 桁架模型该模型最早是由德国的Ritter 在19世纪初提出来的,开始时假设为平行弦桁架,斜裂缝的倾角为45°,即45°桁架模型。
以后的研究者又提出了许多修正,例如:受压腹杆的角度可以调整,受压的 上弦改为倾斜等。
ctgc2vc2sin Vf bZ θ=s sv1sv ctg Z V n A Sθσ=⋅ sv yv f σ→时达最大承载力,有:su sv1yv ctg Z V n A f Sθ=⋅Rarmirez 和Breen 于1991年提出了一个考虑混凝土抗剪贡献的变角桁架模型。
混凝土的贡献随构件中的作用剪力大小而有所改变,即:u c su c sv1yv ctg Z V V V V n A f Sθ=+=+⋅其中: c 0V = 0V ≤; c 1)2V V =-00V ≤≤; c 0.0V = 0V ≥② 桁架—拱模型如图所示,将梁分成五个区域:Ⅰ区为不受力的区域;Ⅱ区为垂直腹筋与混凝土斜向压杆共同受力的区域,混凝土的应力为c σ,与水平轴的夹角为α;Ⅲ区为曲形拱压杆承受均匀单向压应力的区域;Ⅳ为承受均匀单向水平压应力的区域;Ⅴ区为加载与支座处混凝土周边受压的区域。
根据这五个区域的受力情况分别建立平衡方程,进行代换,并经简化后最终得到计算公式:③斜压场理论(CFT)这一理论最早是由D.Mitchell和M.P.Collins于上个世纪1974年提出的,经历了约30余年的发展,不断进行改进,取得了较大的进展。
与正截面解决问题的条件一样,需要满足:●平衡条件;●变形协调条件;●钢筋与混凝土的应力—应变关系。
研究斜压场的加载装置 试件(配筋板)的受力状态基本假定:a )忽略裂缝之间混凝土的抗拉作用;b )主应力的方向与主应变的方向一致;c )钢筋与混凝土的应力与应变是裂缝间距几倍上测得的平均值;d )钢筋与混凝土之间没有粘结滑移产生。
④ 修正斜压场理论(MCFT )在斜压场理论中,忽略了裂缝之间混凝土的抗拉作用,但实际上裂缝之间的混凝土是要承受拉应力的,修正斜压场理论在原有斜压场理论的基础上考虑了裂缝间距几倍意义上混凝土的平均拉应力。
按照修正斜压场理论,建立以下3个方程:● 力的平衡条件:混凝土各应力之间满足应力圆的关系,由X 、Y 方向分别满足力 的平衡条件。
21w v(tan cot )Vf f b d θθ=+-0y =∑ 2w v 1w v c o s s i n c o s s i nV f b d f b d θθθθ=⋅+⋅ 21w v ()cos sin f f b d θθ=+⋅0y =∑ 22vyv21w (sin cos )A ff f b s θθ=-⋅⋅ ; 0x =∑ 22syx21w v (cos sin )A ff f b d θθ=-⋅⋅● 各应变满足应变圆的变形协调条件xt x 22()cot γεεθ=- ;xt t 22()tan γεεθ=-x 2t 2tan εεθεε-=- ; 12x yεεεε+=+● 钢筋与混凝土的应力—应变关系。
a )钢筋s σ—s εv s v f E ε=,v y v f f ≤; v yv f f =,v y v s /f E ε≥ t s t f E ε=,t y t f f ≤; t y t f f =,t yt s /f E ε≥b )混凝土c σ—c ε主压应力方向混凝土的应力应变关系(有许多种考虑混凝土软化的应力应变关系,这里给出一种):2222max 002()c f εεσβεβε⎡⎤=-⎢⎥⎣⎦其中:''2max10.8170c c f f f ε=≤+ 主拉应力方向混凝土的应力应变关系(也有多种考虑裂缝间混凝土受拉的应力应变关系,这里给出一种):11c f E ε= 1cr εε≤1f =1c rεε≥⑤ 扰动应力场理论(DCFT )在改进斜压场理论中,均考虑的是平均应力和平均应变,没有考虑裂缝处应力有局部变化,考虑裂缝处应力局部改变的扰动应力场理论是在改进斜压场理论的基础上的进一步优化(详见PPT 第2部分)。
3.4 各国规范抗剪承载力公式对比我国《规范》抗剪计算存在的问题、调整内容以及与各国规范公式的比较(见PPT 第1部分)。
最终《规范》(送审稿)的抗剪公式为:'scs t 0yvA V f bh f h s α=+ 其中:'α—截面混凝土受剪承载力系数,一般情况取0.7,集中荷载产生的剪力占总剪力的75%以上的独立梁,取' 1.751.0αλ=+。
3.5 约束构件的抗剪约束构件—剪弯区段内存在弯矩变号(或存在弯点)的构件,如外伸梁,连续梁、框架梁、框架柱等。
① 约束构件剪跨区域的受力特点。
② 与约束构件有关的剪跨比问题 广义剪跨比:0MVh λ= 计算剪跨比:0a h λ'=对于简支梁:λλ'=而对于约束构件,由于'a a ≤则:λλ'≤我国梁的抗剪公式是基于简支梁的试验结果得出的,对于约束构件是否可以用简支梁的抗剪公式?③ 对于以集中荷载为主的约束构件,计算时到底是用λ还是用λ'?分别进行了以广义剪跨比相同的简支梁与连续梁的对比试验和以计算剪跨比相同的简支梁与连续梁的对比试验,结果表明,u u J L V V λλ'' u u L J V V λλ即用计算剪跨比0ah λ'=代入规范公式得出的连续梁抗剪承载能力u L V 比试验得到的连续梁抗剪承载能力低。
因此可以用简支梁的抗剪公式计算约束构件的抗剪承载力,只是要用计算剪跨比λ'进行计算,得出的结果是偏于安全的。
3.6 双向受剪柱的抗剪承载力计算① 在实际工程中,许多情况下结构中的柱子会处于双向受力状态,即将受到双向剪力的作用。
根据国内外完成的双向受剪柱的试验结果,两个方向受剪承载力的相关关系为一接近1/4的椭圆,即:22y x ux uy 1.0V V V V ⎛⎫⎛⎫+= ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭(1) 我国现行《规范》GB50010-2002的计算公式为:x ux 21V V ≤(2)y uy 1V V ≤(2’) 其中:svxux t 0yv0x svy uy t 0yv0y 1.750.0711.750.071A V f hb f b N s A V f bh fh Nsλλ⎧=++⎪+⎪⎨⎪=++⎪+⎩(3)从形式上将相关的双向抗剪问题转换成两个独立的单向抗剪问题。