大尺寸钢筋混凝土无腹筋梁的有限元分析

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有关混凝土结构性能的研究已经有一百多年的历史了,其中混凝土的设计在工程领域中是最重要的角色。建筑业的发展对设计大型的钢筋混凝土结构,使其能够承受较大的荷载而不发生损坏提出了要求。这里,钢筋混凝土结构的设计取决于规范规定的用于各种用途的计算公式,但对于大尺寸钢筋混凝土结构,存在设计规范公式所依据的试验数据不足的情况。因此有必要对大尺寸钢筋混凝土梁性能开展更多的研究。本文研究主要集中于大尺寸钢筋混凝土无腹筋梁的剪切性能有限元分析,对7根高度为500~1200mm配置不同纵向钢筋的钢筋混凝土梁进行了研究。对钢筋混凝土梁的性能,例如开裂强度、极限剪切强度、裂缝扩展和荷载变形反应等进行了研究,并观察了试件的尺寸效应现象。本研究使用VecTor2有限元分析软件进行。对有限元分析结果同已完成的相同试件的试验结果进行了比较分析。此外,还将分析结果与美国混凝土设计规范、中国设计规范和加拿大标准规范得到的计算结果进行了比较。在对比中,不同的试件性能不同,试件高度小于1m的梁的有限元计算结果更接近于实验结果,试件高度大于1m的梁的计算结果要高于实验结果。不同设计规范公式的计算结果也有差异。中国混凝土设计规范得到的强度值高于其他方法得到的强度值,因此,应该考虑大尺寸钢筋混凝土无腹筋梁计算的改进。研究表明,应对设计规范公式进行改进,有限元分析虽然能够得到比规范格式更精确的结果,但对高度大于1m的梁的计算应不够精确。本文的工作期望能对大尺寸混凝土无腹筋梁的研究提供参考。
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