钢筋混凝土板抗冲切试验研究

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采用无梁楼盖的板柱结构,具有结构简单、传力途径简捷、增加楼层净高等特点,因而日益成为工程界关注的热点结构体系,并得到了大量的应用。国内外对受冲切承载力计算理论的研究可谓百花齐放,运用各种理论与方法(如极限平衡理论、刚塑性理论、桁架比拟法、屈服线理论等)对钢筋混凝土板的受冲切承载力问题进行了研究,但总的来说,理论上并没有得到统一。而各国规范对于冲切承载力的计算基本上是经验公式,缺乏有力的理论支持。本文在总结前人工作的基础上,设计进行了12块板(包括3块单向板)的冲切试验,试验获取了板的荷载-挠度曲线,钢筋及混凝土应变,以其开裂荷载、极限荷载等试验数据。在本文及前人试验资料的基础上,本文对影响方板的冲切承载力的各因素进行了分析:1.板的冲切承载力随混凝土强度的增加而增大,且与(fc’)1/2或ft成正比;2.纵筋配筋率小于3%时,板的冲切承载力随纵筋配筋率的增加而增大,当纵筋配筋率超过3%以后,冲切承载力随配筋率的增加不再明显;3.板的冲切承载力随板厚的增加而增大,近似呈线性关系;4.柱头尺寸增大,冲切破坏面的周长增加,板的冲切承载力亦随之增大,冲跨比对板冲切承载力的影响不明显。本文总结前人的研究表明,单向板的剪切破坏与梁的剪切破坏类似,其剪切破坏机理也与梁的剪切破坏机理相当。双向板的冲切破坏与梁及单向板不同,由于板的双向弯矩作用,混凝土剪压区处于三向复合应力状态,混凝土剪拉区承载力远低于混凝土剪压区的复合承载力。荷载继续增加时,剪拉区混凝土先裂开,此时空间斜截面已初具规模,冲切荷载由穿过斜裂缝的纵筋销栓抗剪,剪压区混凝土及混凝土裂缝间骨料咬合力共同承担。当板内腹剪斜裂缝发展到临界状态时,靠近板受拉面的混凝土从钢筋水平处迅速撕裂,剪压区混凝土达到复合应力作用下的极限承载力而产生剪切滑移破坏,此时荷载骤降,混凝土剪压区残余混凝土被压碎而导致破坏锥陷入板内产生冲切破坏。本文在前人研究的基础上,运用刚塑性模型及极限平衡理论,建立了钢筋混凝土方板的冲切承载力计算模型,通过对模型的理论分析得到了剪压区混凝土剪应力及正应力的分布,表明剪压区应力以剪应力为主,正应力为负且不及剪应力的10%;理论分析得到了板的冲切破坏面倾角随板冲跨比的变化规律,研究表明tgα= 0.8λ。方板和圆板的冲切临界截面均可取为距离柱边缘0.4λh0的位置。最后,本文收集了248块方板的试验资料,将所有试验板的试验结果与我国TJ10-74规范、GB10-89规范、GB50010-2002规范、美国ACI 318-95规范、欧洲CEB-FIP MC90规范公式的预测结果进行了比较。通过对实际承载力的比较分析,表明欧洲CEB-FIP MC90规范对于厚板的承载力估计不足过于保守,美国ACI 318-95规范和我国TJ10-74规范、GB50010-2002规范过高估计了厚板的承载力,我国GB10-89规范及本文建议公式对板冲切承载力的计算与试验值吻合良好。
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