預(yù)應(yīng)力混凝土梁受剪性能試驗(yàn)研究與理論分析.pdf

1、混凝土結(jié)構(gòu)受剪性能的研究已有上百年歷史，但機(jī)理復(fù)雜、影響因素眾多，至今尚未有統(tǒng)一的強(qiáng)度理論對(duì)剪切機(jī)理做出合理的解釋，故各國(guó)規(guī)范抗剪設(shè)計(jì)條文多經(jīng)驗(yàn)化而理論性不強(qiáng)，且差別較大。預(yù)應(yīng)力使得抗剪研究更加棘手，其對(duì)抗剪的影響仍是工程界懸而未決的問題之一，隨著預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用，其受剪性能的研究也迫在眉睫。鑒于此，本文通過理論和試驗(yàn)研究，取得了如下主要研究成果：
　　 1.抗剪設(shè)計(jì)方法研究
　　 1)結(jié)合基于平截面桁架模型抗

2、剪設(shè)計(jì)方法的發(fā)展，對(duì)45度桁架模型、變角度桁架模型及修正壓力場(chǎng)理論等比較流行的桁架模型進(jìn)行了詳細(xì)的分析和總結(jié)，并對(duì)幾個(gè)具有代表性的基于常用平截面桁架模型的抗剪設(shè)計(jì)公式和相關(guān)條文的演變進(jìn)行了詳細(xì)的討論。此外，對(duì)各國(guó)規(guī)范受剪承載力公式中主要影響因素進(jìn)行了對(duì)比分析。
　　 2)鑒于國(guó)內(nèi)外規(guī)范尚未有PC深受彎構(gòu)件的受剪承載力計(jì)算公式，通過優(yōu)化建立了適合D區(qū)梁（小剪跨比淺梁和深受彎構(gòu)件）抗剪設(shè)計(jì)的改進(jìn)拉壓桿模型(MSTM)，并推導(dǎo)了承載力

3、計(jì)算公式。公式合理考慮了多個(gè)主要影響因素，且使得PC及RC梁的抗剪設(shè)計(jì)得到了統(tǒng)一協(xié)調(diào)。同時(shí)，經(jīng)深受彎構(gòu)件剪切數(shù)據(jù)庫(DSDB)驗(yàn)證表明，MSTM預(yù)測(cè)結(jié)果精確、連續(xù)而又偏于安全，可用于D區(qū)梁的受剪承載力預(yù)測(cè)。
　　 2.基于剪切數(shù)據(jù)庫的抗剪設(shè)計(jì)方法評(píng)估
　　 1)廣泛收集國(guó)內(nèi)外試驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立了超大規(guī)模的淺梁剪切數(shù)據(jù)庫(QSDB)，對(duì)抗剪主要影響因素進(jìn)行了詳細(xì)分析和討論。研究表明：深受彎構(gòu)件和小剪跨比梁表現(xiàn)出基本相同的受剪性

4、能，均適宜采用MSTM進(jìn)行受剪承載力預(yù)測(cè)；軸向預(yù)壓應(yīng)力對(duì)簡(jiǎn)支梁、約束梁或連續(xù)梁的抗剪均起到一定的有利作用，且對(duì)有、無腹筋梁有所區(qū)別。
　　 2)從QSDB中選取合理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，組建了合理剪切數(shù)據(jù)庫(RSDB)，對(duì)基于截面和基于拉壓桿模型的抗剪設(shè)計(jì)公式進(jìn)行了評(píng)估和對(duì)比。結(jié)果表明：對(duì)于剪跨比λ大于2.0的試驗(yàn)梁，CSA-04規(guī)范抗剪設(shè)計(jì)公式因合理考慮了縱筋銷栓作用、截面尺寸效應(yīng)及預(yù)應(yīng)力貢獻(xiàn)，預(yù)測(cè)結(jié)果在精確性、安全度和協(xié)調(diào)性等方面均明顯

5、優(yōu)于ACI318-08和GB02規(guī)范公式：對(duì)于小剪跨比構(gòu)件（λ≤2的PC和λ≤2.5的RC），MSTM較合理地考慮了各主要因素的影響而給出了較高精度的預(yù)測(cè)結(jié)果，但GB02規(guī)范抗剪設(shè)計(jì)公式因未合理考慮銷栓作用、尺寸效應(yīng)及預(yù)應(yīng)力的影響而預(yù)測(cè)精度較低。
　　 3.小剪跨比曲線預(yù)應(yīng)力筋PC梁的試驗(yàn)研究
　　 進(jìn)行了兩組小剪跨比曲線預(yù)應(yīng)力筋PC梁的試驗(yàn)研究，每組四根試件，均保持混凝土名義強(qiáng)度、剪跨比及預(yù)應(yīng)力度基本不變，其中第Ⅰ組(

6、As組)以普通縱筋配筋率為主要變量，而第Ⅱ組（θ組）主要變化曲線預(yù)應(yīng)力筋角度。研究結(jié)果表明：相對(duì)于RC梁，PC梁斜裂縫條數(shù)多而傾角小，且多指向加載點(diǎn)外側(cè)，破壞模式甚而發(fā)生改變；正?？v筋配筋率的小剪跨比PC梁傾向于發(fā)生彎剪破壞；縱筋配筋率越大，梁剛度相對(duì)越穩(wěn)定；對(duì)于小剪跨比PC梁，預(yù)應(yīng)力筋角度θ越大，對(duì)抗剪越不利：對(duì)于RC梁，形成直接拉壓桿傳力機(jī)制的臨界剪跨比λcrit約為1.8～2.2，而對(duì)于PC梁，因預(yù)應(yīng)力降低了斜縫傾角而相對(duì)增大了λ

7、crit，更易形成直接拉壓桿傳力機(jī)制；對(duì)于曲線筋PC梁，存在臨界縱筋配筋率ρcrit，當(dāng)縱筋配筋率ρ大于此值時(shí)，才宜考慮曲線筋的豎向分力貢獻(xiàn)，且剪跨比λ越小，ρ.越低；曲線筋豎向分力的抗剪作用同時(shí)與λ和ρ相關(guān)，當(dāng)ρ大于ρcrit時(shí)，小剪跨比梁的Vu隨θ角的增大而減小，大剪跨比梁Vu隨θ角的增大而增大，而當(dāng)ρ小于ρcrit時(shí)，兩者均將隨θ角的增大而降低：對(duì)于小剪跨比梁，特別是PC梁，拱效應(yīng)傳力機(jī)理占主導(dǎo)，MSTM預(yù)測(cè)結(jié)果精確較高，反映的趨