【摘 要】
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钢筋混凝土梁斜截面抗剪性能是钢筋混凝土理论体系及结构设计中非常重要的一个内容,但由于影响抗剪承载力的因素众多,合理地解释其抗剪机理并给出准确的抗剪强度预测值仍是一个非常具有挑战性的问题。一百多年以来,不同国家的众多学者提出了一系列抗剪分析理论,例如经典桁架理论、变角桁架理论、拉压杆模型、压力场理论、修正压力场理论、简化修正压力场理论等。其中,修正压力场理论是一种被很多学者认为较为准确有效且被一些国
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目《考虑锈胀作用与剪切模式的钢筋混凝土梁FRP抗剪加固机理及模拟》,项目编号:51678365; 《FRP直筋/网格箍-混凝土梁的力学性能实验研究》,项目编号:011330;
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钢筋混凝土梁斜截面抗剪性能是钢筋混凝土理论体系及结构设计中非常重要的一个内容,但由于影响抗剪承载力的因素众多,合理地解释其抗剪机理并给出准确的抗剪强度预测值仍是一个非常具有挑战性的问题。一百多年以来,不同国家的众多学者提出了一系列抗剪分析理论,例如经典桁架理论、变角桁架理论、拉压杆模型、压力场理论、修正压力场理论、简化修正压力场理论等。其中,修正压力场理论是一种被很多学者认为较为准确有效且被一些国家规范所采用的抗剪理论模型。简化修正压力场理论的提出是对修正压力场理论的合理简化,它将原本复杂的计算步骤大大缩减,为工程实践提供了极大的应用便利。但是,国内外学者对简化修正压力场理论的剪跨比适用范围,尤其是在小剪跨比下准确性和适用性的研究成果较为缺乏。本文以简化修正压力场理论为基础,探究了该理论的准确性和剪跨比的适用范围,并结合分层理论给出了适用于广泛剪跨比的修正模型。同时,本文还将简化修正压力场理论应用于外贴FRP的抗剪加固梁。主要研究内容如下:(1)使用简化修正压力场理论和拉压杆模型分别处理数据库Ⅰ中160组普通钢筋混凝土梁的试验数据。通过与拉压杆模型的对比,本文发现简化修正压力场理论更适用于剪跨比(a/d)较大(a/d>1.8)的情况。(2)为了改善传统的简化修正压力场理论在小剪跨比并不适用的问题,本文利用分层理论,将钢筋混凝土梁分为剪压区、斜拉区和受拉区。其中,剪压区混凝土的抗剪承载力贡献根据主压应力破坏准则进行计算;然后,使用简化修正压力场理论计算主剪裂缝贯穿区域(斜拉区和受拉区)钢筋混凝土的抗剪承载力贡献。基于上述研究成果,本文提出了新的简化修正压力场计算模型(A-SMCFT模型)。根据使用A-SMCFT模型计算数据库Ⅰ中试验梁的结果表明,A-SMCFT模型可以更加有效的反映普通有腹筋钢筋混凝土梁的抗剪机理,更适合用于其抗剪承载力分析。(3)根据FRP加固梁破坏时的两种主要形式:FRP拉断(Rupture)、FRP剥离(Debonding),本文建立了适用于外贴FRP加固梁的简化修正压力场计算模型。然后,根据分层理论和A-SMCFT模型,将FRP加固梁也分为剪压区、斜拉区和受拉区,分别建立了适用于以FRP拉断为主要破坏模式的A-SMCFT(Rupture)模型,以及适用于以FRP剥离为主要破坏模式的A-SMCFT(Debonding)模型。根据使用这两种理论分别计算数据库Ⅱ和3中试验梁,结果表明FRP加固试验梁的抗剪承载力试验值(Vexp)与本文的模型预测值(Vpre)之比的数据点在Vexp/Vpre=1的直线上下小范围波动,平均比值分别为1.142和1.140。同时,对于不同的FRP粘贴层数或粘贴角度,使用A-SMCFT(Rupture)模型和A-SMCFT(Debonding)模型都可以给出较为准确的抗剪承载力预测结果。
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