高强轻骨料混凝土深受弯构件受剪性能试验研究

完成集中荷载作用下8根剪跨比0.26~1.04、跨高比为2和3的LC40级高强轻骨料混凝土简支深受弯构件受剪性能试验,分析该类混凝土深受弯构件的破坏过程、荷载-跨中挠度曲线、破坏形态以及钢筋应变等;重点研究剪跨比、跨高比对该类构件开裂荷载、极限荷载及破坏形态的影响;采用我国《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)中深受弯构件承载力计算方法对本次试验8根试件进行计算,并与采用拉压杆模型的美国、加拿大和欧洲三个规范的计算结果进行对比分析。研究表明:该类混凝土深受弯构件主要发生剪切破坏和弯剪破坏两种典型破坏形态,随剪跨比增大,试件极限承载力显著减小,并且试件的弯曲效应逐渐明显,破坏形态随剪跨比和跨高比的增大逐渐由剪切破坏向弯剪破坏转化;采用拉压杆模型计算该类试件承载力较为合理,计算结果与试验值较为接近,而我国《混凝土结构设计规范》计算结果与拉压杆模型计算结果相比较为保守,尤其是对于跨高比为2的深受弯构件(深梁)。     

腹筋对轻骨料混凝土深受弯构件受剪性能及尺寸效应影响的试验研究

完成对称集中荷载作用下的8根轻骨料混凝土深受弯构件及2根普通混凝土深受弯构件受剪性能试验,分析了腹筋配筋率及截面高度对破坏过程及形态、荷载 跨中挠度曲线、特征荷载、斜裂缝发展趋势、纵筋及腹筋应变等的影响机制与规律,重点明确了腹筋对深受弯构件抗剪承载力及尺寸效应影响的作用机理。为合理量化腹筋在传力机制中的贡献,建立以腹筋作为竖向拉杆的改进拉-压杆模型(STM),结合对典型压杆有效系数模型的分析和评价,验证了改进STM的有效性。试验结果表明：试件主要发生剪压破坏,其破坏形态与截面高度无关,腹筋可有效约束混凝土剥落;随腹筋配筋率增大,名义开裂/极限强度呈增大趋势,而最大斜裂缝宽度随之降低;腹筋可在抵抗斜截面内部分拉应力的同时对压杆形成有效侧向约束,削弱尺寸效应影响。计算结果表明：与简化STM相比,改进STM能够合理反映腹筋配筋率对受剪承载力的影响,基于ACI 318.19压杆有效系数的改进STM的预测值与试验值吻合良好。     

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。     

高强轻骨料混凝土深受弯构件受剪性能及尺寸效应试验研究

为避免实际结构与缩尺模型因尺寸效应引起的安全隐患，应对剪切作用下轻骨料混凝土深受弯构件的破坏机理、承载能力和设计方法进行研究，为此，完成了对称集中荷载作用下截面高度在500~1400 mm、剪跨比为0.85~1.73的15根LC60级的高强轻骨料混凝土深受弯构件受剪性能试验，观察破坏过程与破坏形态，分析了荷载-跨中挠度曲线、特征荷载、钢筋应变、斜裂缝等的发展趋势，研究其尺寸效应作用机理，分析了典型模型和计算方法的适用性。试验结果表明：试件破坏形态与尺寸大小无关，主要包括剪压和斜向劈裂两种破坏模式；随截面高度增大其尺寸效应作用显著，截面高度由500 mm增大至1400 mm，归一化极限荷载降低约37%；随剪跨比减小，归一化开裂荷载/极限荷载均呈降低趋势。计算表明，对轻骨料混凝土强度未进行折减时，采用我国GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中未准确考虑尺寸效应影响的计算公式，结果较为保守，未合理考虑尺寸效应对深受弯构件抗剪强度的影响，采用欧洲EC2规范、美国ACI 318规范、Tan-Cheng及Tang-Tan等基于拉压杆的受剪承载力模型进行计算时，其预测值与试验值吻合良好。而采用加拿大CSA规范计算时，应根据剪跨比合理选取有效压杆系数。     

一种预测深受弯构件受剪承载力的协调方法

首先对《混凝土结构设计规范》(GB50010—2002)深受弯构件的抗剪设计进行了探讨,指出了其主要不足之处。改进的拉-压杆模型的提出有效地克服了上述问题,其不仅使预应力及非预应力深受弯构件的抗剪设计得到了协调,同时将压杆劈裂破坏、压杆或节点区压溃和拉杆屈服受弯破坏三种主要破坏模式统一了起来。引用文献中39根预应力和71根非预应力深受弯构件的试验数据对改进的拉压杆模型进行了验证,表明其预测结果协调、精确、连续而又偏于安全。     

钢筋混凝土无腹筋简支和连续深梁压杆-拉杆模型的评价与改进

压杆-拉杆模型(strut-and-tie model,STM)被广泛应用于钢筋混凝土深梁受剪承载力计算中。基于可靠的钢筋混凝土无腹筋简支和连续深梁剪切试验数据库,对ACI 318-14、EC2和CSA A23.3-04的STM进行了评价,结果表明:ACI 318-14与EC2中的STM不能准确反映剪跨比对深梁受剪承载力的影响,而CSA A23.3-04中的STM在计算连续深梁受剪承载力时偏于不安全。因此,依据试验数据库,提出考虑剪跨比和混凝土强度影响的压杆有效系数,用于无腹筋或者腹筋配筋量不满足最小配筋率要求的压杆有效强度的计算。在此基础上,建立了改进的深梁STM,通过与试验数据及其他规范的比较,认为所提模型的适用范围广(剪跨比不大于2.5),预测深梁的受剪承载力能同时保持较低的变异系数(0.29)和较高的安全余度(不安全预测值的占比为5.4%)。     

关于《混凝土结构设计规范》(GB50010—2010)受弯构件正截面和斜截面承载力计算公式的探讨

我国现行《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)对配有预应力钢筋的受弯构件,其正截面承载能力计算公式取与普通钢筋混凝土受弯构件一样;其斜截面承载能力的计算公式中由预加力所提高的构件受剪承载力计算值统一取0.05N_pe。本文详细阐述了该计算公式中的不妥之处,并提出简化的计算公式。     

混凝土深受弯构件力学性能分析与裂缝宽度检测

为保证混凝土深受弯构件的服役寿命,分析了其在载荷作用下的力学性能,并检测其裂缝宽度。在制备4种不同剪跨比的混凝土深受弯构件后,制定加载方案。然后基于有限元模型分析构件在载荷下的应力分布情况,并通过构件受剪分析模型计算混凝土深受弯构件的受剪承载力,同时利用拉压杆模型检测裂缝宽度。试验结果显示：剪跨比能够直接影响构件的力学性能。剪跨比为0.26、载荷达到600 kN左右时,跨中位移最高值为8.6 mm;剪跨比为1.04、载荷为300 kN左右时,跨中位移达到12.5 mm,构件从剪切破坏状态变化成剪弯破坏;根据构件裂缝之间的受力情况,可以准确获取裂缝最大宽度值;剪跨比较大时,构件裂缝较宽位置,大部分均位于支座附近。     

深受弯构件抗剪性能影响的研究

结合对混凝土结构设计规范的理解,分析了跨高比和剪跨比对集中荷载作用下的深受弯钢筋混凝土梁的抗剪性能的影响,介绍了国外规范深受弯梁抗剪设计的拉压杆模型的原理,结合各国规范的具体内容,对163根无腹筋深受弯构件进行了抗剪承载力的分析,得出中国规范深受弯公式偏于保守,美国规范偏于不安全,加拿大规范较为符合实际。     

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。     

钢筋混凝土简支深梁压杆-拉杆模型试验对比分析

深受弯构件的拉压杆模型已经得到了广泛的认可。为研究混凝土深梁设计中采用的压杆-拉杆模型,进行了简支深梁集中荷载下的模型静载试验。试验设计依据为《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)中深梁的相关规定及美国《混凝土结构建筑规范》(ACI318M-05)中压杆-拉杆模型设计的相关规定,试验参数为剪跨比、配筋方式等。试验结果表明,深梁混凝土抗压强度软化系数β与剪跨比和分布钢筋配筋率有关;水平分布筋对于承载力的贡献大于竖向分布钢筋。根据试验结果比较,中国规范对于小剪跨比(λ≤1)深梁的设计有较大的安全储备,美国规范深梁设计中所采用的压杆-拉杆模型较为经济合理。     

剪力作用下钢筋混凝土大尺寸无腹筋构件安全性研究

结合一钢筋混凝土厚板桥梁的剪切破坏实例,对GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》的无腹筋构件受剪计算公式的安全性进行了分析。根据完成的截面高度为500~1200mm大尺寸梁的剪切试验结果及收集的其他文献的大尺寸梁和厚板试验数据对规范公式进行了验证,分析了最小配箍率和纵向分布钢筋对构件受剪承载力的影响。结果表明,无腹筋梁存在明显的尺寸效应,规范公式虽然引入了截面高度影响系数,但尚不能充分考虑截面高度对受剪承载力的影响;规范公式对纵筋配筋率较低且截面高度大于1000 mm的小剪跨比构件(a/h0<2.0)以及纵筋配筋率小于1.00%和截面高度大于1000 mm的大剪跨比构件(a/h0≥2.0)计算偏于不安全;规范规定的最小配箍率能够有效避免大尺寸构件发生剪切破坏,而配置纵向分布钢筋则不能有效避免截面高度大于1000 mm的无腹筋构件的剪切破坏。     

钢筋混凝土悬臂深受弯构件计算方法探讨

对房屋和桥涵设计规范的有关牛腿、简支和连续深受弯梁、墩台盖梁、桩基承台等计算规定进行分析比较。参照上述有关规范规定,对悬臂长高比小于2.5范围的悬臂深受弯构件提出了补充计算方法,扩大了《混凝土结构设计规范》中深受弯构件设计的应用范围,解决了多种形式荷载作用下悬臂短梁、悬臂深梁的计算方法。用不同计算方法,对不同悬臂长高比的悬臂构件进行计算和结果分析,验证这种方法的可行性。     

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。     

钢筋混凝土偏心受压和偏心受拉构件的抗剪强度

本文讨论了钢筋混凝土构件在轴向力、弯矩和剪力共同作用下的抗剪强度。对171根构件试验结果的分析表明,用我国《钢筋混凝土结构设计规范》(TJ 10-74)中受弯构件的抗剪强度计算公式来计算偏压和偏拉构件的抗剪强度是不合适的,对于偏压构件偏于保守,而对于偏拉构件则偏于不安全。在分析试验资料的基础上,本文提出了一个考虑轴向压力和拉力影响的抗剪强度实用计算方法。计算结果与试验结果符合较好。     

中国《钢结构设计规范》的发展历程

回顾了我国钢结构设计规范的编制和历次修改的过程,并对若干重要内容在历次版本规范中的发展进行概述,包括设计方法、钢结构材料、结构分析、疲劳验算、受弯构件的整体稳定、轴压构件的弯曲稳定、轴压构件的弯扭稳定、压弯构件的平面内稳定、压弯构件的平面外稳定、受弯构件腹板的局部稳定和屈曲后强度、受压构件腹板的局部稳定、受压构件的计算长度、节点及其计算、钢管结构和钢与混凝土组合梁等内容。分析表明：我国规范与国外规范相比已毫不逊色,且具有明显的特色。同时还分析了我国规范取得了进展的原因,对我国规范的进一步发展作了展望,对主要修订内容提出了建议。参13     

Shear buckling characteristics of cold-formed steel channel beams

Cold-formed steel members are increasingly used as primary structural elements in the building industries around the world due to the availability of thin and high strength steels and advanced cold-forming technologies. Cold-formed lipped channel beams (LCB) are commonly used as flexural members such as floor joists and bearers. However, their shear capacities are determined based on conservative design rules. For the shear design of LCB web panels, their elastic shear buckling strength must be determined accurately including the potential post-buckling strength. Currently the elastic shear buckling coefficients of LCB web panels are determined by assuming conservatively that the web panels are simply supported at the junction between their flange and web elements. Hence finite element analyses were conducted to investigate the elastic shear buckling behavior of LCBs. An improved equation for the higher elastic shear buckling coefficient of LCBs was proposed based on finite element analysis results and included in the ultimate shear capacity equations of the North American cold-formed steel codes. Finite element analyses show that relatively short span LCBs without flange restraints are subjected to a new combined shear and flange distortion action due to the unbalanced shear flow. They also show that significant post-buckling strength is available for LCBs subjected to shear. New equations were also proposed in which post-buckling strength of LCBs was included.     

Reliability assessment of composite beams

Composite steel–concrete flexural members have become increasingly popular in the design and construction of floor systems, structural frames, and bridges. Constant research advances have resulted in numerous enhancements and changes to the American design practice, as embodied in the composite construction provisions of AISC Specification. This paper presents results of a comprehensive reliability study of composite beams. The study considers Specification changes since the 1976 reliability study by Galambos and Ravindra, considers a larger database of experimental data, and evaluates recent proposals for changes in the design of shear connectors. A comparison of three different design methods is presented based on 15,064 composite beam cases. A method to consider the effect of the degree of shear connection on the strength reduction factor is proposed.     

建业里东区地下室深受弯构件设计

根据建筑功能要求,地下一层的混凝土墙作为一层高的转换构件承托上部结构单元.根据《混凝土结构设计规范》,该转换构件均属于深受弯构件,分为悬臂梁类型和连续梁类型.根据规范进行构件设计的同时参照美国ACI 318M-05关于深梁简化为拉—压杆模型的计算方法进行补充验算.文中介绍此二类深受弯构件的简化计算方法,构件设计及节点设计.     

基于钢筋分离模式优化的RC深梁静力试验研究

钢筋应力渐进结构优化以钢筋单元应力为灵敏度,针对钢筋分布演化出接近钢筋满应力目标的最优拓扑,为钢筋混凝土(RC)深梁的工程配筋设计提供新方法.按照该方法完成RC简支深梁的优化配筋设计,并开展静力试验.试验过程中发现,随着荷载的增大,深梁表面弯曲裂缝充分开展,剪切裂缝得到有效控制,在达到峰值荷载后存在明显的持荷且变形大幅...