預應力混凝土梁受剪性能試驗研究與理論分析.pdf

1、混凝土結構受剪性能的研究已有上百年歷史，但機理復雜、影響因素眾多，至今尚未有統(tǒng)一的強度理論對剪切機理做出合理的解釋，故各國規(guī)范抗剪設計條文多經驗化而理論性不強，且差別較大。預應力使得抗剪研究更加棘手，其對抗剪的影響仍是工程界懸而未決的問題之一，隨著預應力混凝土結構的廣泛應用，其受剪性能的研究也迫在眉睫。鑒于此，本文通過理論和試驗研究，取得了如下主要研究成果：
　　 1.抗剪設計方法研究
　　 1)結合基于平截面桁架模型抗

2、剪設計方法的發(fā)展，對45度桁架模型、變角度桁架模型及修正壓力場理論等比較流行的桁架模型進行了詳細的分析和總結，并對幾個具有代表性的基于常用平截面桁架模型的抗剪設計公式和相關條文的演變進行了詳細的討論。此外，對各國規(guī)范受剪承載力公式中主要影響因素進行了對比分析。
　　 2)鑒于國內外規(guī)范尚未有PC深受彎構件的受剪承載力計算公式，通過優(yōu)化建立了適合D區(qū)梁（小剪跨比淺梁和深受彎構件）抗剪設計的改進拉壓桿模型(MSTM)，并推導了承載力

3、計算公式。公式合理考慮了多個主要影響因素，且使得PC及RC梁的抗剪設計得到了統(tǒng)一協(xié)調。同時，經深受彎構件剪切數(shù)據(jù)庫(DSDB)驗證表明，MSTM預測結果精確、連續(xù)而又偏于安全，可用于D區(qū)梁的受剪承載力預測。
　　 2.基于剪切數(shù)據(jù)庫的抗剪設計方法評估
　　 1)廣泛收集國內外試驗數(shù)據(jù)，建立了超大規(guī)模的淺梁剪切數(shù)據(jù)庫(QSDB)，對抗剪主要影響因素進行了詳細分析和討論。研究表明：深受彎構件和小剪跨比梁表現(xiàn)出基本相同的受剪性

4、能，均適宜采用MSTM進行受剪承載力預測；軸向預壓應力對簡支梁、約束梁或連續(xù)梁的抗剪均起到一定的有利作用，且對有、無腹筋梁有所區(qū)別。
　　 2)從QSDB中選取合理試驗數(shù)據(jù)，組建了合理剪切數(shù)據(jù)庫(RSDB)，對基于截面和基于拉壓桿模型的抗剪設計公式進行了評估和對比。結果表明：對于剪跨比λ大于2.0的試驗梁，CSA-04規(guī)范抗剪設計公式因合理考慮了縱筋銷栓作用、截面尺寸效應及預應力貢獻，預測結果在精確性、安全度和協(xié)調性等方面均明顯

5、優(yōu)于ACI318-08和GB02規(guī)范公式：對于小剪跨比構件（λ≤2的PC和λ≤2.5的RC），MSTM較合理地考慮了各主要因素的影響而給出了較高精度的預測結果，但GB02規(guī)范抗剪設計公式因未合理考慮銷栓作用、尺寸效應及預應力的影響而預測精度較低。
　　 3.小剪跨比曲線預應力筋PC梁的試驗研究
　　 進行了兩組小剪跨比曲線預應力筋PC梁的試驗研究，每組四根試件，均保持混凝土名義強度、剪跨比及預應力度基本不變，其中第Ⅰ組(

6、As組)以普通縱筋配筋率為主要變量，而第Ⅱ組（θ組）主要變化曲線預應力筋角度。研究結果表明：相對于RC梁，PC梁斜裂縫條數(shù)多而傾角小，且多指向加載點外側，破壞模式甚而發(fā)生改變；正?？v筋配筋率的小剪跨比PC梁傾向于發(fā)生彎剪破壞；縱筋配筋率越大，梁剛度相對越穩(wěn)定；對于小剪跨比PC梁，預應力筋角度θ越大，對抗剪越不利：對于RC梁，形成直接拉壓桿傳力機制的臨界剪跨比λcrit約為1.8～2.2，而對于PC梁，因預應力降低了斜縫傾角而相對增大了λ

7、crit，更易形成直接拉壓桿傳力機制；對于曲線筋PC梁，存在臨界縱筋配筋率ρcrit，當縱筋配筋率ρ大于此值時，才宜考慮曲線筋的豎向分力貢獻，且剪跨比λ越小，ρ.越低；曲線筋豎向分力的抗剪作用同時與λ和ρ相關，當ρ大于ρcrit時，小剪跨比梁的Vu隨θ角的增大而減小，大剪跨比梁Vu隨θ角的增大而增大，而當ρ小于ρcrit時，兩者均將隨θ角的增大而降低：對于小剪跨比梁，特別是PC梁，拱效應傳力機理占主導，MSTM預測結果精確較高，反映的趨