格線配筋混凝土結構抗剪機理研究

《格線配筋混凝土結構抗剪機理研究》是依託同濟大學，由徐棟擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：格線配筋混凝土結構抗剪機理研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：徐棟
• 依託單位：同濟大學

中文摘要

混凝土結構抗剪配筋是目前國內外規範尚不完善的核心問題，至今沒有統一的設計計算方法，計算結果相差較大。配筋的基礎在於對鋼筋混凝土結構抗剪機理的清晰認識，現有抗剪模型對相應配筋體系中箍筋和混凝土的抗剪機制在理論上並沒有完整解釋清楚，部分甚至採用實驗現象解釋；而腹板縱向鋼筋通常作為構造鋼筋布置在混凝土結構中，對它和箍筋共同抗剪的理論研究及實驗驗證在混凝土結構抗剪研究領域尚屬空白。本課題將深入到應力層面，研究由箍筋和腹板縱向鋼筋組成的格線配筋混凝土結構的抗剪機理：從兩維主應力下混凝土的破壞形態入手，結合混凝土破壞準則，研究不同承剪構件、不同受力區域混凝土的抗剪機理；從格線鋼筋平衡主拉應力的角度，針對混凝土梁中任意角度的主拉應力分布，研究格線鋼筋的抗剪機理、格線鋼筋的布置區域、配置形式等；通過實驗驗證，建立格線配筋混凝土結構抗剪計算模型，探索並找出一種具有普遍適用性的混凝土結構抗剪配筋方法。

結題摘要

本項目通過對混凝土結構現有抗剪配筋理論及各國規範抗剪配筋設計方法的深入研究及分析對比，認識到現有抗剪模型對相應配筋體系中箍筋和混凝土的抗剪機制在理論上並沒有完整解釋清楚、部分甚至採用試驗現象解釋等不足之處，從而對混凝土結構抗剪配筋基礎理論進行研究，以建立完整的抗剪配筋設計方法，最終實現混凝土結構（梁單元、板單元等）抗剪配筋設計方法的統一。 本項目在已有的研究成果（水平鋼筋抗剪初步試驗研究及腹部適配筋概念）的基礎上，首次提出了混凝土結構“拉應力域”抗剪配筋理論，深入到應力層面，對鋼筋混凝土梁的抗剪機理進行了解釋；以截面上的應力分析為基礎對混凝土結構的剪下鋼筋設計及抗剪強度計算進行了研究：從兩維主應力下混凝土的破壞形態入手，結合混凝土破壞準則，研究不同承剪構件（梁、板等）、不同受力區域（簡支梁、連續梁反彎點等）混凝土的抗剪機理；從抗剪鋼筋平衡主拉應力的角度，提出了一種新的剪下鋼筋布置形式——正交格線剪下鋼筋（由豎直箍筋及腹板水平鋼筋組成），它可以承擔各種荷載（軸力、彎矩、剪下及扭轉）產生的正應力和剪應力（即任意角度的主拉應力分布）。 本項目也進行了一系列考慮縱向腹板水平鋼筋參與受力的橋樑抗剪承載能力的模型試驗研究（鋼筋混凝土工字型截面薄腹梁），其中包括4片簡支梁和4片簡支帶懸臂樑。通過試驗深入認識了鋼筋混凝土梁（是否配置腹板水平鋼筋）的剪下性能及其隨試驗參數的變化規律，重點揭示了腹板混凝土次生裂縫發展過程中主壓應力傾角及斜裂縫間混凝土主壓應力的變化規律，以及連續梁反彎點（是否配置腹板水平鋼筋）的抗剪性能規律，充分認識縱向腹板水平鋼筋在鋼筋混凝土梁中所發揮的抗剪作用；通過對兩個系列試驗梁的抗剪承載能力、裂縫寬度、梁體位移的分析比較，並對同一系列中不同剪下配筋形式的試驗梁進行鋼筋受力及腹板混凝土受力的分析比較，驗證了理論模型的正確性和合理性；採用本項目提出的“拉應力域”抗剪配筋設計方法對試驗梁進行抗剪承載力的研究分析，並與國內外規範的抗剪計算結果進行了比較，充分體現了本項目所提出方法的普遍適用性；上述這些工作為最終建立完整的“拉應力域”抗剪配筋理論體系提供了依據，也豐富了鋼筋混凝土結構抗剪試驗的研究成果，為橋樑的設計計算提供了有意義的參考。 最後，對國內外現行設計規範中斜截面抗剪配筋設計計算方法提出了建議，並對進一步工作的方向進行了簡要的討論。