国内外钢筋混凝土构件受剪承载力可靠度的对比分析

对我国、美国、欧洲和加拿大混凝土规范中钢筋混凝土构件受剪承载力的可靠度进行对比分析。分析中作用、材料强度和几何尺寸采用相关研究报告或相关文献提供的概率分布和统计参数,受剪承载力计算模式不定性统计参数采用国内外415个无腹筋和178个有腹筋钢筋混凝土构件受剪承载力的试验结果与计算结果的分析值。结果表明,对于无腹筋和有腹筋构件,我国规范受剪承载力的可靠指标均大于加拿大规范,小于美国和欧洲规范,其中,对于无腹筋构件,欧洲规范最大,对于有腹筋构件,美国规范最大。除集中荷载作用下我国、美国、欧洲和加拿大的无腹筋构件和均布荷载作用下我国的无腹筋构件受剪承载力的可靠指标不能满足目标可靠指标要求外,其他基本上能满足要求。     

桁架-拱模型用于钢筋混凝土梁的受剪承载力计算分析

依据桁架拱模型理论分析了钢筋混凝土梁的受剪机理并给出了受剪承载力公式,该公式考虑了混凝土的软化效应、拱体作用等因素对钢筋混凝土梁的受剪承载力影响,并结合试验数据对公式中系数进行了修正。当结构材料与原建立规范计算公式时的材料性能差异较大时,规范公式不再适用。而经计算,采用桁架拱理论公式的计算结果与试验结果比值的均值更接近于1,标准偏差和变异系数均较规范公式计算结果小,与试验结果吻合较好。采用美国规范ACI 318-08中构件受剪承载力公式对所收集试验数据进行计算,计算结果表明,美国规范较中国规范保守。研究结果表明：桁架拱理论公式可以用于钢筋混凝土梁的受剪承载力计算。     

钢筋混凝土构件受扭承载力对比分析

对中国、美国和欧洲规范中钢筋混凝土纯扭构件的受扭承载力和最小配筋率要求进行了对比,并基于各国钢筋混凝土纯扭构件受扭承载力的试验结果对受扭承载力进行可靠度分析,最后对各规范中弯剪扭共同作用下的钢筋混凝土构件的配筋计算方法、最小配箍率和截面限制条件进行了研究。结果表明:对于纯扭构件,中国规范的受扭承载力由钢筋和混凝土受扭2个部分组成,美国和欧洲规范仅考虑钢筋受扭;对于纯扭构件的最小配箍率,美国规范最大,中国规范最小,欧洲规范居中;对于纯扭构件受扭时的可靠指标,在恒荷载与活荷载组合情况下,按中国规范计算的最大,欧洲规范居中,美国规范最小;在恒荷载与风荷载组合情况下,中国、美国和欧洲规范较为接近;对于弯剪扭共同作用下的钢筋混凝土构件,按美国和欧洲规范计算配筋要比中国规范保守,中国、美国和欧洲规范的剪扭相关曲线均接近1/4圆,中国和欧洲规范中的剪扭构件最小配箍率较为接近,大于美国规范。     

基于数据库的连续深受弯构件受剪承载力研究

为评估中、美规范计算方法对连续深受弯构件受剪承载力预测的安全性,通过搜集和筛选国内外文献中的试验研究成果,建立了钢筋混凝土连续深受弯构件受剪试验数据库。对美国规范ACI 318-2011采用的拉压杆模型（STM）计算方法以及GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》中深受弯构件受剪承载力计算公式进行了分析。在此基础上,利用所建立的数据库对中、美两国规范中的计算方法进行评估。结果表明：两规范的计算结果均高估了连续深受弯构件的受剪承载力;对于中国规范中深受弯构件的受剪承载力计算公式,建议将其剪跨比λ的上限值取3.00,下限值取0.25,可以使其偏安全地用于连续深受弯构件计算;对于美国规范中所采用的STM,则可通过调整压杆混凝土有效系数,提高其安全度。     

《土木建筑与环境工程》04/2013桁架-拱模型用于钢筋混凝土梁的受剪承载力计算分析

依据桁架一拱模型理论分析了钢筋混凝土梁的受剪机理并给出了受剪承载力公式,该公式考虑了混凝土的软化效应、拱体作用等因素对钢筋混凝土梁的受剪承载力影响,并结合试验数据对公式中系数进行了修正。当结构材料与原建立规范计算公式时的材料性能差异较大时,规范公式不再适用。而经计算,采用桁架-拱理论公式的计算结果与试验结果比值的均值更接近于1,标准偏差和变异系数均较规范公式计算结果小,与试验结果吻合较好。采用美国规范ACI 318-08中构件受剪承载力公式对所收集试验数据进行计算,计算结果表明,美国规范较中国规范保守。研究结果表明：桁架-拱理论公式可以用于钢筋混凝土梁的受剪承载力计算。     

混凝土剪力墙受剪承载力计算

依据收集到的313片混凝土剪力墙受剪性能试验资料,对我国现行《混凝土结构设计规范》推荐的剪力墙受剪承载力公式的可靠性进行了分析;分别采用我国规范混凝土剪力墙受剪承载力计算模式、混凝土偏心受压构件受剪承载力计算模式和美国ACI规范剪力墙受剪承载力计算模式,用回归分析方法建立了相应的剪力墙受剪承载力计算公式。分析结果表明,现行规范推荐的剪力墙受剪承载力公式的计算结果为试验结果的偏下限值,具有91.7%的保证率;而用上述3种计算模式建立的剪力墙受剪承载力公式,亦采用试验结果的偏下限值,均具有不低于95%的保证率。建议以我国规范的混凝土偏心受压构件受剪承载力计算模式为基础建立的公式,可作为混凝土剪力墙受剪承载力计算公式。     

深受弯梁抗剪承载力计算公式的可靠度分析

以GB50010-2002混凝土结构设计规范中引用的均布荷载作用下钢筋混凝土深受弯构件斜截面受剪承载力计算公式为例,采用校准法,对该公式进行了可靠度分析,结果表明该公式可靠度指标满足目标可靠度指标[β]=3．70。     

钢筋混凝土界面抗剪承载力可靠度对比分析

对中国规范、美国规范及欧洲规范中钢筋混凝土构件界面抗剪承载力的可靠度进行了对比分析。分析中作用、材料强度和几何尺寸采用相关研究报告或相关文献提供的概率分布和统计参数,抗剪承载力计算模式不定性统计参数采用国内外127个钢筋混凝土构件抗剪承载力的试验结果与计算结果的分析值。结果表明:规范GB 50010—2002界面抗剪承载力的计算可靠指标最小,未能达到目标可靠指标要求;其余规范公式的计算可靠指标均能满足目标可靠指标要求,其中JGJ 1—91与EN 1992—1—1:2004公式的计算可靠指标较大,偏于保守;ACI 318—08的可靠指标介于中间并与目标可靠指标接近。     

钢筋混凝土板受冲切承载力可靠度分析

收集整理了国内外钢筋混凝土板受冲切破坏的试验数据。通过回归分析,推导出了考虑混凝土强度、纵筋配筋率及屈服强度、临界截面位置、板有效高度和板厚尺寸效应等影响因素的钢筋混凝土板受冲切承载力计算公式,并与我国规范公式、美国规范公式、欧洲规范公式进行了比较,结果表明总体上由试验数据所得到的回归公式与欧洲规范公式接近。从可靠度校准的角度,分析对比了我国规范和美国规范中钢筋混凝土板的受冲切承载力,并与无腹筋梁、板的受剪承载力进行比较,发现我国规范中基础板受冲切承载力和无腹筋梁、板受剪承载力计算公式的可靠指标相对偏低;无腹筋板受冲切承载力的可靠度水平总体上低于其轴心受压、轴心受拉和受弯承载力的可靠度平均水平。最后,给出了我国规范公式修订的建议。     

中美日核电厂规范钢板混凝土构件面外受剪承载力计算对比北大核心CSCD

钢板混凝土结构是一种新型组合结构,为研究其面外受剪承载力影响因素的变化规律,比较了中国规范、美国规范和日本规范对于钢板混凝土构件面外受剪承载力计算方法的差异。以某核电工程中的钢板混凝土墙体为例,比较了中美日规范对于面外受剪承载力随对拉抗剪件配筋率的变化规律。利用中美日规范的不同计算方法,分别对不同参数下的钢板混凝土试验试件的面外受剪承载力进行了计算,并与试验结果做了对比,评价了中美日规范面外受剪承载力设计公式的可靠性。结果表明:中美规范计算出的承载力可以很好地包络所有的试件结果,保证率高。日本规范可以包络大多数钢板混凝土试件结果,但对部分无拉筋和少拉筋试件的计算偏于不安全。总体来看,中国规范的受剪承载力计算公式相对保守。中美日现行规范均无法直接验算只设置对拉抗剪件钢板混凝土构件的面外受剪承载力,建议对只设置对拉抗剪件而无栓钉构件的受剪承载力采用拉剪复合受力下的折算应力来进行验算。     

受弯构件抗剪承载力上限的试验值与规范值对比分析

为研究国内外主流规范中受弯构件抗剪承载力上限值计算公式的合理性,文章通过理论分析规范公式计算值的差异性,并利用收集的试验数据进行验证对比规范计算值与试验值的吻合性,针对规范公式的主要差异性参数进行试验规律影响分析。分析结果表明:美国混凝土结构设计规范公式偏离试验规律过于保守,中国工民建混凝土结构设计规范公式符合试验规律。     

钢筋混凝土结构纯扭构件承载力计算方法研究

介绍了钢筋混凝土结构纯扭构件的破坏形式及特征,研究了纯扭构件承载力计算方法,将其与美国规范相关计算方法进行对比,并给出了计算算例,进行了可靠度分析。结果表明,中美规范中纯扭构件抗扭纵筋配筋率随混凝土立方体抗压强度的增大而增大,美国规范大于中国;对于钢筋混凝土结构纯扭构件,美国规范只考虑了钢筋受扭,而我国规范则考虑了钢筋和混凝土受扭这两个部分,美国规范抗扭承载力计算比我国规范安全;经可靠度分析,对于恒荷载加活荷载组合,中国规范计算的纯扭构件可靠度指标大于美国规范,按照恒荷载加风荷载组合两国规范计算的可靠度指标较为接近。     

基于试验数据的再生混凝土梁极限承载力计算方法及可靠度研究

收集了国内外再生混凝土梁剪切破坏和弯曲破坏的试验数据,分别建立数据库.通过将试验数据与中国规范GB 50010-2010、欧洲规范MC 2010的抗弯承载力公式计算结果作对比,与中国规范GB 50010-2010、美国规范ACI 318-14和Zsutty的抗剪承载力公式计算结果作对比,分析各公式预测结果的准确性,同时基于各具体变量因素,考虑中国规范GB 50010-2010公式的准确性,并且分析中国规范公式用于再生混凝土梁极限承载力计算时的可靠性.结果表明:对于再生混凝土梁的抗弯承载力计算,中国规范GB 50010-2010和欧洲规范MC 2010公式的预测结果相差不大,准确度较高,且中国规范GB 50010-2010公式的可靠度指标满足构件延性破坏时的规定,不需要对公式进行进一步的修正.对于再生混凝土梁的抗剪承载力计算,Zsutty公式的预测结果最为准确,其他两种公式的预测结果较为保守;在荷载分项系数修改前后,中国规范公式的可靠度指标均值分别为3.61和3.85,可靠度指标随着荷载分项系数的提高而增大;修正公式在新荷载分项系数下的可靠度指标均值为3.72,更加经济,并满足构件脆性破坏时的要求.     

钢管混凝土构件轴压承载力设计公式的可靠度分析

《钢管混凝土结构技术规范》(GB 50936—2014)~([1])是基于CECS 254:2012、CECS 28:2012和CECS 159:2004等行业技术规程制定的,包含了实心、空心、圆形及多边形截面钢管混凝土构件的承载力设计公式。在收集大量的试验数据的基础上,给出了规范中圆形及方形钢管混凝土构件轴压承载力设计公式以及CECS159:2004中方形钢管混凝土构件轴压承载力设计公式的计算模式不确定性的统计参数。并利用一次二阶矩法对这些公式进行了可靠度分析。分析了钢材种类、混凝土强度等级、活荷载类别、荷载比对构件可靠度的影响。结果表明,这些设计公式满足"统一标准"中对二级房屋建筑结构的可靠指标的要求。     

钢筋混凝土受弯构件正截面弯剪承载力计算方法

在我国现行《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)中,受弯矩、剪力共同作用的钢筋混凝土构件的承载力,是按受弯承载力和受剪承载力分别计算的,而截面上实际是弯矩和剪力共同作用的复合受力状态。为此,本文基于混凝土剪压强度理论和截面极限平衡原理,提出综合考虑弯矩、剪力共同作用的受弯构件正截面弯剪承载力计算实用方法。计算结果表明,在受弯构件正截面承载力计算中考虑剪力作用影响后,按现行规范计算的受拉纵筋将出现一定程度不足,建议在承受较大剪力作用的钢筋混凝土受弯构件设计中适当增加纵向配筋。     

中、美、欧混凝土梁的受弯性能对比研究

通过用我国《混凝土结构设计规范》、美国和欧洲规范对双筋矩形混凝土构件正截面受弯承载力进行对比研究.从结构设计方法、材料强度取值、正截面承载力计算方法、最大和最小配筋率、受弯承载力计算结果进行了全面的正截面受弯对比分析.结果表明,在适筋范围内,美国规范的最小配筋率比我国规范以及欧洲规范都要高;此外在设计方法、受弯承载力等方面都有所不同.     

美国ACI预应力混凝土结构设计方法(五)——变形与裂缝

<正> ACI规范对于预应力混凝土结构的设计,除受弯和受剪承载力的计算有较详细的规定外,其它受力状态(如受扭、受压等)并未作出特殊的规定。设计时,可根据不同的需要,参照有关资料,进行计算。美国预应力混凝土学会(PCI)建议的一些公式,可作参考之用。ACI规范对于预应力受弯构件的挠度计算仅有非常原则的说明,并未规定详细的计算方法。因此,本讲座参照有关材料,阐明一般采用的一些方法,供设计应用参考。     

聚丙烯纤维再生混凝土梁抗裂性能试验研究

为了分析聚丙烯纤维对再生混凝土抗裂性能和极限承载力的影响,对10根梁构件进行了受弯试验及对比分析,结果表明:聚丙烯纤维提升混凝土抗裂性能效果显著,同时采用规范公式计算得出了构件极限受弯承载力与实测值相差小于2%,证明了采用规范公式计算的可行性。     

钢筋混凝土深受弯构件受剪承载力计算分析

介绍了国内外各种钢筋混凝土深受弯构件的计算模型及其特点,在分析深受弯构件破坏特征及主要影响因素的基础上探讨了混凝土、竖向分布钢筋和水平分布钢筋对抗剪承载力的作用,对现行规范中的计算公式与试验数据进行比较,得出现行规范公式偏于安全。     

FRP筋混凝土深受弯构件受剪承载力计算修正方法

针对FRP筋混凝土深受弯构件,为了建立可以考虑多因素影响及尺寸效应的受剪承载力计算方法,搜集国内外相关文献,整理得到316组FRP筋混凝土深受弯构件的受剪承载力试验数据。采用灰色关联度分析法分析相关因素(梁截面高度、剪跨比、跨高比、配筋率等)对FRP筋混凝土深受弯构件受剪承载力影响的重要程度,定量揭示各因素对受剪承载力的影响规律。研究结果表明：梁截面高度、纵筋率、剪跨比、跨高比及腹筋率等是影响FRP筋混凝土深受弯构件受剪承载力的重要因素。通过对试验数据的回归分析,提出了尺寸效应、纵筋率、剪跨比和跨高比修正系数及腹筋安全系数,建立了可以考虑多因素影响的FRP筋混凝土深受弯构件受剪承载力的计算方法。通过受剪承载力计算值与试验值的对比,验证了计算公式的合理性及准确性。