高强轻骨料混凝土无腹筋梁抗剪承载力研究

为了进一步评价我国现行的《轻骨料混凝土结构技术规程》(JGJ 12—2006)中无腹筋梁抗剪承载力计算公式对于高强轻骨料混凝土的适用性,收集整理了公开发表的186根无腹筋轻骨料混凝土梁试验结果,着重研究了混凝土强度、剪跨比、纵筋率、混凝土密度等因素对抗剪承载力的影响规律。在此基础上,采用中、美、日规程或规范提供的抗剪承载力公式以及部分建议公式对试验结果进行了预测分析对比,对各计算公式的准确性进行了定量评价,提出了修正的无腹筋轻骨料混凝土梁的抗剪承载力计算公式。结果表明,修正的公式对于轻骨料混凝土无腹筋梁抗剪承载力的预测更加准确。     

基于遗传算法的FRP筋混凝土梁抗剪承载力优化分析

《纤维增强复合材料建设工程应用技术规范》(GB 50608—2010)建议的FRP筋混凝土梁受剪承载力计算公式分析收集到的209根FRP筋试验梁(包括无箍筋梁和有箍筋梁)的抗剪承载力,对比各梁抗剪承载力的理论值与试验值表明,规范推荐的方法过于保守。为此,采用灰度关联法分析了影响FRP筋梁受剪承载力的主要因素,结果表明梁横截面宽度对FRP筋混凝土梁受剪承载力影响最大,其次分别为剪跨比、混凝土轴心抗拉强度等。据此,分析了规范公式未考虑剪跨比的影响,在此基础上,采用遗传算法对规范公式进行了相应修正,并利用上述209根梁的试验数据验证了修正后的抗剪承载力计算公式的合理性。计算结果表明,对于无箍筋梁,修正前后的试验值与理论值之比的均值由4.42变为1.52,对于有箍筋梁则由2.18变为1.52。     

考虑混凝土贡献的修正变角桁架模型

为提高有腹筋RC（钢筋混凝土）浅梁抗剪承载力的预测准确性和稳定性,提出一种考虑混凝土贡献的修正变角桁架模型。首先,基于变角桁架模型得到箍筋的抗剪贡献值计算公式,并结合塑性下限定理确定斜裂缝倾角的取值|其次,通过混凝土浅梁受压区的劈裂破坏模式得到混凝土项的抗剪贡献值计算公式,并利用尺寸效应系数考虑了混凝土项的脆性破坏特征|最后,将箍筋项和混凝土项提供的抗剪承载力进行叠加,建立有腹筋RC浅梁抗剪承载力计算公式。基于有腹筋RC浅梁抗剪承载力试验数据库ACI-DAfStb对本文、GB50010、ACI及AASHTO规范中抗剪计算公式的预测准确性进行对比评估,结果表明：文中抗剪承载力公式不仅能够体现配筋率、剪跨比和混凝土强度等主要抗剪参数的影响规律,还能考虑尺寸效应和斜裂缝倾角对抗剪承载力的修正|同时,在抗剪承载力预测准确性和稳定性方面,相对规范方法有所较高。     

自密实混凝土无腹筋梁抗剪性能

为研究自密实混凝土无腹筋梁的抗剪性能和裂缝开展形态,进行了集中荷载作用下12根无腹筋钢筋混凝土简支梁(8根自密实混凝土和4根普通混凝土)的剪切破坏试验,变量为混凝土强度和剪跨比。探讨了《混凝土结构设计规范》(GB 50010―2010)、Zsutty拟合公式、美国规范(ACI318-11)抗剪承载力计算公式对自密实混凝土无腹筋梁抗剪承载力计算的适用性和准确性。收集了在集中荷载作用下的130根自密实混凝土和798根普通混凝土矩形截面无腹筋梁剪切破坏试验数据,将自密实混凝土和普通混凝土无腹筋梁抗剪承载力进行了对比。结果表明:自密实混凝土梁和普通混凝土梁的裂缝发展、破坏形态大致相同,自密实混凝土梁斜裂缝断面更为光滑;Zsutty拟合式计算结果与本文试验结果最接近;GB 50010—2010计算结果与本文试验结果也比较吻合,但偏于不安全;美国规范ACI 318-11计算公式偏差较大;自密实混凝土梁受剪承载力略低于普通混凝土梁。     

钢纤维体积掺率对无腹筋活性粉末混凝土简支梁抗剪性能的影响

通过对无腹筋活性粉末混凝土(RPC)简支梁的抗剪试验,分析不同钢纤维体积掺率对RPC简支梁的破坏形态、荷载-挠度曲线以及剪切开裂承载力和抗剪极限承载力的影响。试验结果表明:随着钢纤维体积掺率的增加,RPC简支梁裂缝发展充分,破坏形态有由斜拉破坏转化为剪压破坏的趋势;随钢纤维体积掺率的增大,梁跨中挠度增大;随钢纤维体积掺率的增大,剪切开裂承载力和抗剪极限承载力呈线性增大。在考虑钢纤维增强作用的基础上,基于现行混凝土及钢纤维混凝土技术标准,提出无腹筋RPC简支梁斜截面抗剪承载力的建议算式,其计算值较试验值偏于安全。     

无腹筋轻骨料混凝土梁抗剪承载力的计算

为研究无腹筋轻骨料混凝土梁的抗剪承载力,完成了集中荷载下的16根无腹筋混凝土简支梁的受剪承载力试验,得到无腹筋轻骨料混凝土梁抗剪破坏形态和抗剪承载力。根据试验结果与收集的试验数据,对多个抗剪计算模型进行模型误差分析。结果表明:Zararis的预测结果最差,美国规范ACI 318-11和加拿大规范CSA A23.3-04偏于保守,Muttoni和我国轻骨料规范的预测值偏于不安全,Zsutty拟合度最高,但预测值过于不安全。为提高轻骨料混凝土无腹筋梁抗剪计算的准确性和安全性,对试验数据进行非线性拟合,得到无腹筋轻骨料建议计算公式,该公式的计算结果与试验结果吻合较好。     

再生混凝土无腹筋梁抗剪承载力试验研究

通过对不同再生粗骨料取代率的再生混凝土简支梁的抗剪试验,研究了再生混凝土无腹筋梁斜截面受力全过程和抗剪性能。试验结果表明,再生混凝土无腹筋梁的破坏形式和受力机理与普通混凝土无腹筋梁相似,再生混凝土无腹筋梁的破坏荷载略低于普通混凝土无腹筋梁。在试验研究的基础上,提出了再生混凝土无腹筋梁斜截面抗剪承载力计算公式。     

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。     

钢纤维混凝土梁抗剪强度简化计算试验研究

通过钢纤维混凝土梁和普通混凝土梁斜截面破坏的试验对比，分析了钢纤维混凝土梁斜截面破坏的机理，提出了其极限状态的传力机制和简化计算模型，推导出无腹筋钢纤维混凝土梁斜截面抗剪强度的简化计算公式，并用试验结果予以验证     

钢纤维轻骨料混凝土梁抗剪性能试验

采用建筑结构加载设施,对混凝土强度等级为LC30~LC50,钢纤维体积率为0~1.5%,配箍率为0.16%~0.475%的28根钢纤维轻骨料混凝土(SFRLC)梁进行斜截面抗剪承载力试验,研究钢纤维体积率、剪跨比、配箍率及混凝土强度等级等因素对梁开裂荷载和抗剪承载力的影响。试验结果表明:加入钢纤维可以显著提高梁的抗剪承载力和剪切韧性,随着配箍率和混凝土强度等级提高,SFRLC梁的抗剪强度逐渐增高;随着剪跨比增大,SFRLC梁的抗剪强度有所减弱。在试验结果基础上,通过数据回归分析,建立了SFRLC梁的斜截面抗剪承载力计算公式,并另外加工8根SFRLC梁,用于验证抗剪公式的准确性,验证试验表明,实测值与本文公式计算值吻合良好。     

考虑多参数耦合的无腹筋梁抗剪承载力分析

为了考虑多参数耦合效应对无腹筋梁抗剪承载力的影响,并量化相应的计算公式,收集了美国混凝土协会(ACI)数据库和国内的一些试验数据,对数据进行筛选和处理。通过统计分析,确定了尺寸效应和纵筋配筋率对抗剪强度的影响规律。基于试验现象,提出了一种混凝土抗压强度和剪跨比符合的指数形式。采用这种指数形式,通过回归分析得到了考虑多参数耦合效应的抗剪承载力计算公式。该公式形式简单,可以反映混凝土强度、剪跨比、纵筋配筋率、有效高度的影响。与其他计算模型对比,该公式预测精度较好。     

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。     

HRBF500钢筋C100混凝土梁抗剪性能试验研究

通过对4根配箍率不同,剪跨比为3的高强钢筋C100混凝土梁的抗剪试验,观测梁的破坏过程及裂缝发展形态;并根据试验结果数据分析其抗剪承载力;最后将试验值与采用GB 5001—2010《混凝土结构设计规范》公式计算的计算值进行了对比。结果表明,高强钢筋C100混凝土梁抗剪承载力稳定,破坏形态与普通混凝土梁相似;适量提高配箍率,可以有效地控制斜裂缝的开展,提高梁的抗剪承载力;对于剪跨比为3的高强钢筋C100混凝土梁来说,GB 5001—2010《混凝土结构设计规范》公式用于无腹筋梁抗剪计算是偏高的,而用于有腹筋梁抗剪设计是偏保守的。     

EXPERIMENTAL STUDY ON SHEAR BEHAVIOR OF BEAM WITH C100 CONCRETE AND HRBFS00 GRADE REBAR

通过对4根配箍率不同,剪跨比为3的高强钢筋C100混凝土梁的抗剪试验,观测梁的破坏过程及裂缝发展形态;并根据试验结果数据分析其抗剪承载力;最后将试验值与采用GB 5001—2010《混凝土结构设计规范》公式计算的计算值进行了对比。结果表明,高强钢筋C100混凝土梁抗剪承载力稳定,破坏形态与普通混凝土梁相似;适量提高配箍率,可以有效地控制斜裂缝的开展,提高梁的抗剪承载力;对于剪跨比为3的高强钢筋C100混凝土梁来说,GB 5001—2010《混凝土结构设计规范》公式用于无腹筋梁抗剪计算是偏高的,而用于有腹筋梁抗剪设计是偏保守的。     

自密实混凝土梁抗剪性能试验研究

针对自密实钢筋混凝土梁的塑性开裂问题,提出了在自密实混凝土无腹筋梁中加入钢纤维,以约束混凝土内部裂隙扩展,从而提高其抗剪承载力。通过试验进行了钢纤维掺入量对自密实混凝土无腹筋梁抗剪承载力的影响规律研究。结果表明:当钢纤维体积率低于0.5%时,钢纤维对梁抗剪承载力的影响很小;当钢纤维体积率在0.5%～2%时,梁的开裂裂隙数量减少、裂隙长度缩短、分布范围减小,钢纤维明显提高了梁的抗剪承载力和延展塑变性能;值得指出的是,当钢纤维体积率超过1.5%后,梁抗剪能力的增长趋于平缓。     

无腹筋钢筋混凝土受弯构件基于修正压力场理论的受剪计算

为解释无腹筋钢筋混凝土受弯构件的受剪破坏机理,并反映尺寸效应对无腹筋受弯构件受剪强度的影响,在修正压力场理论基础上,对钢筋混凝土构件受剪破坏做了进一步研究,提出沿受弯构件斜裂缝表面平均剪应力的计算公式,并考虑混凝土构件的尺寸效应提出抗剪强度简化计算公式。与国内外无腹筋梁的512个试验结果比较表明,采用提出的斜裂缝表面平均剪应力公式按修正压力场理论计算的受剪承载力及按文中简化公式计算的受剪承载力与试验结果比值的变异性很小,可用于无腹筋钢筋混凝土梁的受剪分析和设计。     

基于试验数据的高强混凝土梁抗剪承载力计算方法Ⅰ.无腹筋梁

为了研究高强混凝土无腹筋梁抗剪承载力的计算方法,收集国内外关于高强混凝土无腹筋梁抗剪试验的抗剪承载力、混凝土强度、剪跨比、截面有效高度、受拉纵筋配筋率等试验数据,整理成包含291组数据的数据库。利用数据库中的实测数据对中国《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）、美国混凝土结构设计规范ACI 31-14和Zsutty提出的混凝土梁抗剪承载力公式用于高强混凝土梁的适用性进行评价,并分情况进一步研究中国规范公式,修正中国规范公式中的参数,得到一个新的公式。结果表明:3个公式用于高强混凝土梁时,Zsutty公式的预测结果最精确,中国规范公式的预测结果准确性次于Zsutty公式但好于美国规范公式;所得出的新公式较原规范公式更加适用于高强混凝土无腹筋梁。     

不同破坏形态下混凝土无腹筋梁弯剪承载力计算研究

由于考虑到钢筋混凝土梁弯剪破坏的突然性和试验数据较大的离散性,从设计原则上应该使抗剪的安全度超过抗弯的安全度,规范取抗剪承载力的下限值。保守的设计方法在某种程度上可能会掩盖剪切破坏的某些问题,抗剪承载力实际值的研究非常必要。基于大量的试验数据和拉压杆方法,本文对不同破坏形态下混凝土梁抗剪承载力的平均值进行分析研究,提出了无腹筋梁剪压破坏的极限承载力与压杆角度θ(弧度值)成正比;得出了用压杆角度θ来计算抗剪承载力的计算公式,计算公式形式简洁,并且考虑了纵筋率的影响,与试验数据吻合度较好,有利于抗剪承载力的研究。     

基于桁-拱叠加模型的体外预应力混凝土梁抗剪承载力计算方法

通过剪力传递途径分析和结构拓扑优化,揭示了桁架-拱模型可以反映体外预应力混凝土梁主要受剪承载机理。通过桁架模型和拱模型的叠加,建立了体外预应力混凝土梁的抗剪承载力简化计算方法。公式形式简单,能够反映结构的受力机理,包含了梁的几何尺寸、剪跨比、配箍率、轴向预应力、混凝土强度、荷载形式等影响因素。公式可以统一考虑无腹筋梁和有腹筋梁,不同的剪跨比,以及体内体外混合配束的情况。应用本文方法与国内外已有试验进行对比,表明计算值与试验结果吻合良好且偏于安全。最后,通过参数分析得出了主要因素对抗剪承载力的影响规律。     

中欧规范无腹筋梁抗剪承载力计算比较

本文简单地分析了欧洲混凝土设计规范EN1992-1-1:004规定的无腹筋混凝土梁斜截面抗剪承载力计算方法,对影响无腹筋梁斜截面承载力的因素如级筋配筋率、剪跨比、混凝土抗拉强度等进行深入分析,对比了中欧规范不同考虑方式。通过比较分析,得到了中欧混凝土构件斜截面设计方法上的一些差异,也指出了中国规范未考虑级向配筋率的影响。