配置高強鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)受力性能試驗研究及評定方法

第1章緒論1

1.1綠色建筑與結(jié)構(gòu)選材1

1.2高強鋼筋的應(yīng)用狀況及面臨的主要問題2

1.2.1國內(nèi)高強鋼筋應(yīng)用現(xiàn)狀2

1.2.2高強鋼筋在實際工程中面臨的主要問題3

1.3本書研究的主要內(nèi)容5

參考文獻(xiàn)6

第2章配置高強鋼筋混凝土板的試驗研究和分析7

2.1方案介紹7

2.1.1試件設(shè)計7

2.1.2加載方式和加載制度8

2.1.3材性測試9

2.1.4試件測試9

2.2試驗現(xiàn)象和破壞特征總結(jié)11

2.2.1試驗現(xiàn)象11

2.2.2破壞特征15

2.3試驗結(jié)果及分析15

2.3.1荷載位移曲線15

2.3.2鋼筋應(yīng)變17

2.3.3抗彎承載能力19

2.3.4抗彎剛度20

2.3.5裂縫寬度23

2.4結(jié)論26

參考文獻(xiàn)27

第3章配置高強鋼筋混凝土梁的抗彎性能試驗研究和分析28

3.1方案介紹28

3.1.1試件設(shè)計28

3.1.2加載方式和加載制度30

3.1.3材性測試30

3.1.4試件測試31

3.2試驗現(xiàn)象及破壞特征總結(jié)32

3.2.1試驗現(xiàn)象32

3.2.2破壞特征33

3.3試驗結(jié)果及分析33

3.3.1荷載位移曲線33

3.3.2混凝土應(yīng)變35

3.3.3抗彎承載能力38

3.4抗彎剛度39

3.4.1曲率39

3.4.2剛度43

3.5裂縫46

3.5.1裂縫間距和裂縫寬度試驗結(jié)果46

3.5.2裂縫形態(tài)分析51

3.5.3不同位置處的裂縫寬度分析55

3.5.4裂縫寬度統(tǒng)計分析59

3.5.5試驗值與規(guī)范計算值對比60

3.6結(jié)論63

參考文獻(xiàn)63

第4章配置高強箍筋混凝土梁的抗剪性能試驗研究和分析65

4.1方案介紹65

4.1.1試件設(shè)計65

4.1.2加載方式和加載制度66

4.1.3材性測試67

4.1.4試件測試68

4.2試驗現(xiàn)象及破壞特征總結(jié)72

4.2.1試驗現(xiàn)象72

4.2.2破壞特征72

4.3試驗結(jié)果及分析76

4.3.1荷載撓度曲線76

4.3.2鋼筋應(yīng)變78

4.3.3抗剪承載能力91

4.3.4裂縫91

4.4結(jié)論102

參考文獻(xiàn)103

第5章配置高強鋼筋預(yù)應(yīng)力混凝土梁的抗彎性能試驗研究和分析104

5.1方案介紹104

5.1.1試件設(shè)計104

5.1.2加載方式和加載制度105

5.1.3材性測試106

5.1.4試件測試107

5.2試驗現(xiàn)象及破壞特征總結(jié)109

5.2.1試驗現(xiàn)象109

5.2.2破壞特征109

5.3試驗結(jié)果及分析110

5.3.1荷載撓度曲線110

5.3.2鋼筋應(yīng)變113

5.3.3混凝土平均應(yīng)變116

5.3.4抗彎承載能力119

5.4結(jié)論121

參考文獻(xiàn)121

第6章配置高強鋼筋預(yù)應(yīng)力混凝土梁的抗震性能試驗研究與分析122

6.1方案介紹122

6.1.1試件設(shè)計122

6.1.2加載方式和加載制度124

6.1.3材性測試125

6.1.4試件測試125

6.2試驗現(xiàn)象及破壞特征總結(jié)127

6.2.1試驗現(xiàn)象127

6.2.2破壞特征128

6.3試驗結(jié)果及分析131

6.3.1荷載位移關(guān)系131

6.3.2跨中彎矩曲率關(guān)系138

6.3.3鋼筋應(yīng)變141

6.3.4極限承載能力144

6.3.5剛度退化147

6.3.6位移延性151

6.3.7耗能154

6.4結(jié)論158

參考文獻(xiàn)159

第7章配置高強鋼筋混凝土剪力墻的受力性能試驗研究和分析160

7.1方案介紹160

7.1.1試件設(shè)計160

7.1.2加載方式和加載制度163

7.1.3材性測試164

7.1.4試件測試165

7.2試驗現(xiàn)象及破壞特征總結(jié)167

7.3試驗結(jié)果及分析171

7.3.1荷載位移曲線171

7.3.2鋼筋應(yīng)變174

7.3.3抗剪承載力179

7.3.4剛度退化181

7.3.5塑性鉸長度和峰值位移183

7.4結(jié)論188

參考文獻(xiàn)189

第8章配置高強鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)使用性能的評定方法190

8.1裂縫和剛度的統(tǒng)一計算模式190

8.1.1裂縫展開的力學(xué)機理190

8.1.2裂縫間距Lf的計算模式194

8.1.3表面裂縫寬度的計算模式194

8.1.4抗彎剛度計算模式195

8.2裂縫寬度的評定方法197

8.3位移的評定方法198

8.4變形控制的跨高比方法202

8.5結(jié)論207

參考文獻(xiàn)207

第9章展望210 2100433B

近年來，同濟大學(xué)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)研究所完成了一系列配置500MPa高強鋼筋的混凝土梁、預(yù)應(yīng)力混凝土梁、混凝土板以及剪力墻的試驗研究，在裂縫、剛度及抗震性能等領(lǐng)域取得了豐富的研究成果。結(jié)合近期承擔(dān)的國家科技支撐計劃子課題《既有建筑綠色化改造診斷測試技術(shù)研究》，本書對高強鋼筋混凝土構(gòu)件試驗的研究成果進(jìn)行介紹和總結(jié)，以期為未來的規(guī)范修訂提供相關(guān)建議，為推廣高強鋼筋在混凝土結(jié)構(gòu)的工程應(yīng)用提供有價值的意見，并為既有建筑的綠色化工程改造實踐提供參考。

國家自然科學(xué)基金課題“配置高強鋼筋約束高強混凝土橋墩地震損傷性能研究”，基于試驗研究和理論分析手段，開展了高強箍筋約束高強混凝土墩柱結(jié)構(gòu)的地震損傷性能和設(shè)計理論的研究。課題在高強箍筋約束高強混凝土墩柱的抗震設(shè)計理論、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震非線性數(shù)值分析模型等方面取得了一系列的研究成果，對推動高強鋼筋及高強混凝土材料在土木工程中的廣泛應(yīng)用、保證交通生命線工程的抗震安全起到了積極的作用。課題取得成果簡要概括為： 1. 對國內(nèi)外完成的高強箍筋約束高強混凝土柱的抗震擬靜力試驗結(jié)果進(jìn)行了廣泛總結(jié)，找出研究的不足并為課題開展提供依據(jù)。在材料層次上完成了高強鋼筋的低周疲勞性能試驗和高強箍筋約束高強混凝土柱的軸壓試驗，對高強鋼筋和高強混凝土的本構(gòu)模型進(jìn)行了對比分析并得出了相關(guān)結(jié)論。 2. 完成了6根配置高強箍筋高強混凝土柱和3個普通強度混凝土柱抗震擬靜力試驗；16個剪切-粘結(jié)破壞試件的擬靜力試驗和6個彎剪破壞鋼筋混凝土柱的抗震擬靜力試驗并進(jìn)行了震后快速修復(fù)。以上研究為認(rèn)識高強箍筋高強混凝土墩柱構(gòu)件的抗震能力及發(fā)展相關(guān)數(shù)值分析模型提供了依據(jù)。 3. 統(tǒng)計了國內(nèi)外完成的高強箍筋高強鋼筋混凝土柱擬靜力試驗數(shù)據(jù)。分析了影響高強箍筋高強混凝土柱延性抗震能力的主要因素并通過回歸分析建議了高強箍筋高強混凝土柱塑性鉸區(qū)約束箍筋用量計算公式。整理了37根高強鋼筋高強混凝土橋墩試驗數(shù)據(jù)，與Priestley、Paulay、Telemachos及我國《公路橋梁抗震設(shè)計細(xì)則》建議的塑性鉸區(qū)長度計算公式進(jìn)行了對比分析，并分析了影響高強鋼筋高強混凝土橋墩等效塑性鉸區(qū)長度的主要因素。 4. 分別基于纖維單元模型和集中塑性鉸模型，通過數(shù)值分析和試驗數(shù)據(jù)對比研究了利用各模型對橋墩地震損傷指標(biāo)進(jìn)行估計的準(zhǔn)確程度及主要影響因素。發(fā)現(xiàn)兩種模型計算橋墩滯回曲線和殘余位移與試驗均較為接近，但對鋼筋和混凝土應(yīng)變的計算精度仍有待提高。 5. 在課題資助下，共發(fā)表論文22篇，包括18篇期刊論文和4篇國際會議論文，SCI檢索1篇，EI檢索13篇。培養(yǎng)畢業(yè)博士研究生1名，碩士研究生6名。 2100433B

隨著我國高強混凝土和高強鋼筋材料的快速發(fā)展，設(shè)計以HRB500級及HRB400級高強鋼筋為縱筋、箍筋的約束高強混凝土橋墩（柱）將是今后必然選擇。本項目擬從材料、構(gòu)件兩個層次，同時更多地選擇試驗手段，先期開展其抗震延性及損傷性能研究?；诓牧显囼灲o出高強鋼筋大應(yīng)變下低周疲勞損傷參數(shù)、高強鋼筋和高強鋼筋約束高強混凝土單調(diào)及反復(fù)荷載下本構(gòu)模型；通過擬靜力試驗研究高強鋼筋約束高強混凝土橋墩延性抗震性能及主要影響因素；利用外部裝置詳細(xì)量測塑性鉸區(qū)變形、鋼筋和混凝土應(yīng)變等細(xì)部反應(yīng)參量，定量揭示其地震損傷狀況；基于實測研究橋墩簡化集中塑性鉸模型和精細(xì)纖維單元模型在計算不同地震損傷指標(biāo)時的誤差，給出基于性能抗震設(shè)計方法；最后采用擬動力試驗比較高強鋼筋約束高強混凝土橋墩和現(xiàn)有普通混凝土橋墩在不同地震水準(zhǔn)下的損傷性能，并驗證課題相關(guān)研究成果。課題對推動高強鋼筋及高強混凝土橋墩（柱）的廣泛應(yīng)用將起到很好作用。

在對鋼筋混土和預(yù)應(yīng)力混凝土薄壁箱形截面受彎構(gòu)件、受扭構(gòu)件以及復(fù)合受力構(gòu)件的受力變形性能進(jìn)行較系統(tǒng)的理論分析和試驗研究的基礎(chǔ)上，提出合理實用的設(shè)計計算公式，完善和補充現(xiàn)行的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范。項目研究對豐富和完善混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計理論、保證混凝土箱形結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全、適用與經(jīng)濟具有重要的理論意義和實用價值。 2100433B