钢筋混凝土有腹筋简支梁的抗剪模型分析

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很长时间以来,人们一直对构件的抗剪性能进行着大量的研究工作,希望能摸索出一套比较完整和正确的抗剪分析模型。但由于构件抗剪性能的复杂性,现行规范的抗剪公式大多数是经验或半经验的,而非建立在有清晰的物理模型上,因此适用性较差。本文首先综述了三种有代表性的现行规范抗剪设计方法和几种主要的抗剪分析模型,再以有腹筋抗剪试验数据库为基础,对不同规范抗剪设计方法进行检验,以此对有腹筋构件的抗剪模型进行分析和评价。本文所完成的工作及主要结论如下:①通过351根集中荷载作用下简支梁试验数据的统计分析得到以下规律:1)对跨高比l_n/ h≥5的149个构件, V /bd随着剪跨比、纵筋率、混凝土强度、箍筋量的增大而增大;随着截面有效高度的增大而减小;2)对l_n/ h < 5的202个构件,当箍筋较少(ρ_vf_y≤3.0MPa)时, V /bd随着混凝土强度的增大而呈增大的趋势;而当箍筋较多时(ρ_vf_y> 3.0MPa), V /bd随着混凝土强度的增大而增大的趋势没有前者明显。除箍筋强度在2.0 <ρv f y≤3.0MPa范围的构件外,其他构件的V /bd随着剪跨比a d的增大而减小;随着纵筋率的增大而增大。此外,随着箍筋量的增大, V /bd有增大的趋势,但混凝土强度在C50~C80范围的部分散点例外。②对比了三种规范预测此351根简支梁的抗剪承载力效果,得到如下结论:1)对l_n/ h≥5的149个构件,预测的抗剪承载力与试验承载力的平均比值分别为:CSA94一般方法为0.93;GB02方法为0.87;ACI05方法为0.65。而变异系数分别为28%、27%、29%。相比较而言,基于MCFT理论的抗剪模型化方法(CSA94一般方法),比半经验性的模型方法(GB02、ACI05方法)预测承载力效果更好。2)对4 < l_n/ h < 5且a / d>2的10个构件,预测的抗剪承载力与试验承载力的平均比值分别为:CSA94一般方法为1.0;GB02方法为0.84;ACI05方法为0.69。而变异系数分别15%、15%、16%。3)对4 < l_n/ h < 5且a / d≤2的6个构件,预测的抗剪承载力与试验承载力的平均比值分别为:CSA94一般方法为0.81;GB02方法为0.64;ACI05-STM方法为0.77。而变异系数分别10%、19%、9%。4)对2≤l_n/ h≤4的155个构件,预测的抗剪承载力与试验承载力的平均比值分别为:CSA94一般方法为0.62;GB02方法为0.71;ACI05-STM方法为0.78。变异系数分别为30%、20%、43%。其中GB02方法对混凝土强度在C50~C80,箍筋强度在2.0以下且剪跨比在1.5以下的这部分构件,预测时过于保守(安全系数平均为2.5);而在CSA94一般方法中,此部分散点的安全系数更大(平均为3.0)。相比较而言,基于MCFT理论的抗剪模型方法(CSA94一般方法)和半经验方法(GB02方法)对此类构件的预测效果不如拉压杆模型方法(ACI05-STM)。5)对于l_n/ h≤2的构件,预测的抗剪承载力与试验承载力的平均比值分别为:CSA94-STM方法为0.41;GB02方法为0.65;ACI05拉压杆模型为0.68;VT2分析方法为0.7。而变异系数分别为15%、15%、27%、30%。几种模型方法的预测效果均不理想。
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