[發(fā)明專利]一種確定使用彎矩下鋼砼梁剛度折減與配筋率關(guān)系的方法

有效

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• 申請日: 2011-08-05
• 公開（公告）號: CN102383529A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫俊貽;鄭周練;蔡珍紅;何曉婷;高曉威;司景龍;陳強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號: E04C3/20
• 分類號: E04C3/20;E04C5/02
• 代理公司: 重慶博凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 50212
• 代理人: 張先蕓

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋼筋混凝土梁在使用彎矩下剛度折減與配筋率關(guān)系的確定方法。

背景技術(shù)

由于混凝土(簡稱砼)在凝固過程中粗骨料和水泥砂漿的收縮差，以及不均勻的溫度、濕度場所產(chǎn)生的微觀應(yīng)力場作用，結(jié)構(gòu)混凝土在承受荷載或者外力之前，內(nèi)部就已經(jīng)存在一些分散的微裂縫，在荷載或者外力作用下，這些微裂縫將逐漸增多和擴(kuò)展，由微觀裂縫逐漸發(fā)展為宏觀裂縫，直到最終構(gòu)件被破壞，因此，服役中的鋼筋混凝土梁(簡稱鋼砼梁)，通常都處于帶裂縫工作狀態(tài)。開裂將影響鋼筋混凝土梁的宏觀力學(xué)性能、削弱鋼筋混凝土梁的抗彎剛度。通常，采用預(yù)制矩形截面鋼筋混凝土單筋梁(即僅在梁的受拉區(qū)配置縱向鋼筋的梁)，進(jìn)行簡支兩點(diǎn)對稱加載彎曲試驗(yàn)，研究開裂對鋼筋混凝土梁力學(xué)性能的影響，如圖1所示。對適筋梁(即配筋比例適當(dāng)?shù)牧?的彎曲試驗(yàn)而言，受拉區(qū)的混凝土應(yīng)變首先達(dá)到其抗拉破壞應(yīng)變值，即開裂應(yīng)變ε_cr，對應(yīng)的彎矩為開裂彎矩M_cr；繼續(xù)加載，拉區(qū)的混凝土出現(xiàn)肉眼可見的裂縫，隨著加載的進(jìn)行，受拉鋼筋應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度f_y，對應(yīng)的彎矩為屈服彎矩M_y，而此時壓區(qū)混凝土應(yīng)變尚未達(dá)到抗壓破壞應(yīng)變ε_cu，因此又稱適筋梁為鋼筋低量；隨著加載的繼續(xù)進(jìn)行，壓區(qū)混凝土應(yīng)變將達(dá)到抗壓破壞應(yīng)變ε_cu，對應(yīng)的彎矩為破壞彎矩M_u。適筋梁之破壞通常為一種韌性破壞模式，即，破壞前鋼筋應(yīng)變大，故而梁破壞前有很大的變形，也稱為拉力破壞。若將彎矩M與梁的撓度w的試驗(yàn)測試結(jié)果繪制成坐標(biāo)圖M(w)，適筋梁的M(w)圖通常呈現(xiàn)出三折線形態(tài)的變化規(guī)律，并且，所施加的彎矩M達(dá)到破壞彎矩M_u后，彎矩M將隨著撓度w的增加出現(xiàn)下降趨勢，即M(w)圖上存在一個最大彎矩值(即破壞彎矩M_u)，如圖2所示。對適筋梁的設(shè)計而言，通常希望M_cr≈(0.2～0.3)M_u，M_y≈(0.9～0.95)M_u，這樣彎矩增量ΔM＝M_y-M_cr能夠盡量大些，而希望使用彎矩(即最大服務(wù)彎矩)為M_k≈(0.5～0.6)M_u。因此，我們可以通過研究使用彎矩下鋼筋混凝土梁剛度折減與配筋率的關(guān)系，更好地把握鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(簡稱鋼砼結(jié)構(gòu))的宏觀力學(xué)性能，提高鋼砼結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性。

通常，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計人員非常希望能夠依據(jù)某個設(shè)計參數(shù)，直接確定出鋼筋混凝土梁在使用彎矩下的折減后的剛度值。然而，目前大多數(shù)試驗(yàn)研究工作都是基于經(jīng)典的等模量彈性理論，在試驗(yàn)結(jié)果的基層上，定性或者定量地討論開裂對使用彎矩下鋼筋混凝土梁抗彎剛度的影響程度，而這些研究成果對指導(dǎo)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計與分析非常不方便。眾所周知，試驗(yàn)研究將消耗大量的費(fèi)用投入。為達(dá)到提高試驗(yàn)研究經(jīng)濟(jì)效率的目的，能夠使得一次性經(jīng)濟(jì)投入，獲得永久性方便指導(dǎo)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析的試驗(yàn)研究成果，這一領(lǐng)域迫切需要新的試驗(yàn)研究方法，以滿足設(shè)計與分析工作的準(zhǔn)確性和方便性需求。

發(fā)明內(nèi)容