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关于混凝土等准脆性材料力学性能的尺寸效应影响,相关研究已开展较多。然而,对于土木和水利工程中广泛使用的钢筋混凝土结构力学性能尺寸效应而言,现阶段相关分析方法和计算理论主要基于小尺寸试件试验结果。目前,结合混凝土结构或构件开展的尺寸效应试验研究依然有限,相关理论分析方法的试验验证尚不充分。 本文主要通过试验研究的方法,对不同尺寸钢筋混凝土梁受弯构件抗弯性能开展尺寸效应研究,揭示尺寸效应对抗弯承载性能、变形性能和抗震性能的影响。为相关设计理论的尺寸效应修正提供依据。文中共设计制作5组不同截面尺寸的钢筋混凝土受弯构件共计28个,截面高度范围200mm~1000mm。其中,简支梁单调受弯构件13个;悬臂梁单调受弯构件5个;悬臂梁往复受弯构件10个。在试验过程中,详细测试并采集不同加载阶段构件的承载力、位移分布、截面应变、钢筋与混凝土应变等试验数据,并观察记录试验破坏过程、裂缝与变形的发展过程等。 通过对不同尺寸钢筋混凝土梁开展抗弯性能试验研究,本文先后对正截面抗弯承载性能尺寸效应、纯弯截面弯曲刚度和曲率尺寸效应、受弯塑性铰尺寸效应、不同尺寸单调受弯构件变形分析方法和受弯构件伪静力抗震性能尺寸效应开展试验分析和理论研究。 研究结果表明,随受弯试件截面尺寸增大,受压区混凝土材料的强度和极限变形能力均呈减小趋势,混凝土材料抗压性能尺寸效应反映到正截面承载性能中,对受弯承载力产生负面尺寸效应影响;而内力臂和钢筋等影响因素对受弯承载力产生显著的正面尺寸效应影响。本文依据大尺寸受弯构件在不同破坏阶段表现出的显著特征,在考虑尺寸效应基础上,拟合相关计算参数随试件尺寸的关系,分别建立屈服承载力、极限承载力和最大承载力的计算方程。 在受弯破坏机理和承载性能分析基础上,基于变形实测数据,本文对不同截面尺寸受弯构件在不同加载阶段的薄弱截面刚度和益率提出分析和计算方法,进而对纯弯塑性铰和弯剪塑性铰的力学性能开展尺寸效应研究,在考虑尺寸效应基础上,对受弯塑性铰等效长度和等效转角等计算参数建立计算途径。基于对弹性阶段和塑性阶段不同截面尺寸受弯构件承载和变形计算参数研究基础上,对本文研究的不同尺寸简支梁和悬臂梁单调受弯构件开展变形组成分析,建立考虑尺寸效应的变形分析方法和参数计算途径。 此外,本文还对受弯构件伪静力抗震性能指标开展尺寸效应试验分析,揭示受弯构件在往复荷载作用下的承载性能、刚度与延性、退化率、滞回特性和耗能能力等的尺寸效应规律。这些都为相关规范的尺寸效应修订提供参考依据。