復合受力鋼筋混凝土構件承載力統(tǒng)一計算模型研究

與相對完善的鋼結構計算理論相比，至今國際上沒有工程界普遍接受的拉/壓彎剪扭復合受力鋼筋混凝土構件統(tǒng)一破壞理論，各國規(guī)范多采用基于試驗的簡化計算公式，缺乏系統(tǒng)的理論模型和試驗數(shù)據(jù)，因而混凝土統(tǒng)一破壞理論一直是混凝土基礎研究領域的國際前沿課題。 為解決鋼筋混凝土構件在軸力、彎矩、剪力、扭矩復雜組合受力下(簡稱復合受力或組合受力)的承載力統(tǒng)一計算問題，本項目通過理論模型分析、試驗研究和數(shù)值模擬分析對鋼筋混凝土構件在拉/壓彎剪扭組合受力下破壞機理和承載力計算模型進行深入研究。 本課題組研究人員通過研究軸力對構件斜扭破壞面空間角度和破壞形式以及極限承載力的影響，應用混凝土截面微元的破壞準則，確定破壞面的幾何形狀和尺寸。應用改進的三維極限平衡理論建立鋼筋混凝土構件組合作用承載力統(tǒng)一計算模型。計算模型在單一及多種組合受力下可以變化為已被廣泛接受的混凝土承載力計算模型，具有理論統(tǒng)一性與系統(tǒng)性。通過合理簡化計算模型和假定條件，計算模型可以表達簡單便于工程設計應用。本項目的理論模型數(shù)據(jù)與本項目的試驗研究數(shù)據(jù)和已有的他人試驗研究數(shù)據(jù)比較，獲得比較一致的研究成果。 本項目研究人員自行設計混凝土構件的三維組合加載試驗裝置并于2013年9月在上海交通大學土木試驗室完成了一組15根鋼筋混凝土構件在不同壓彎剪扭組合受力下的承載力試驗研究數(shù)據(jù)，研究不同組合受力下構件的破壞機理和承載力變化規(guī)律，可供國內外后續(xù)研究人員參考。目前國內外在這方面的研究因試驗裝置難度大而導致可以使用的試驗研究數(shù)據(jù)很少，而合理的理論計算模型推導需要大量的試驗研究數(shù)據(jù)作為研究基礎。 本項目應用鋼筋混凝土非線性有限元數(shù)值模擬方法拓寬研究參數(shù),研究參數(shù)包括不同的鋼筋配筋率、不同的混凝土強度和鋼筋強度對于計算模型的影響。在建立數(shù)值分析模型時注意與本課題的試驗研究數(shù)據(jù)校核，保證數(shù)值計算模型的正確性。將數(shù)值計算模型獲得的研究數(shù)據(jù)與理論分析模型和試驗研究獲得的研究數(shù)據(jù)比較，獲得比較一致的研究結論。 本研究成果可為進一步完善混凝土統(tǒng)一破壞理論和中國規(guī)范的計算方法提供參考和研究依據(jù)。

與相對完善的鋼結構計算理論相比，至今國際上沒有工程界普遍接受的拉/壓彎剪扭復合受力鋼筋混凝土構件統(tǒng)一破壞理論，各國規(guī)范多采用基于試驗的簡化計算公式，缺乏系統(tǒng)的理論模型和試驗數(shù)據(jù)，因而這一直是本學科基礎前沿課題。.本課題通過理論模型、試驗研究和數(shù)值模擬分析對拉/壓彎剪扭復合受力下鋼筋混凝土構件破壞機理和承載力計算模型進行深入研究。重點研究軸力對構件斜扭破壞面空間角度、脆性或延性破壞形式以及極限承載力的影響，應用改進的三維極限平衡理論建立復合受力構件承載力統(tǒng)一計算模型，力求破壞機理統(tǒng)一，表達公式簡單。自主設計試驗裝置并進行拉/壓彎剪扭復合受力試驗，探索典型復合受力下構件的破壞機理及承載力變化規(guī)律，結合數(shù)值模擬方法拓寬研究參數(shù),同時將研究成果拓寬到箱型、T型、I型截面。.申請者已有長期研究積累，已在箱型環(huán)形截面構件統(tǒng)一破壞理論方面發(fā)表多篇論文，其中2篇發(fā)表在2006和2007年ASCE期刊。

在混凝土構件內沿長方向布置的鋼筋，多為受力鋼筋，主要在構件中承受拉力或壓力。

鋼筋混凝土結構中，按結構計算，承受拉力或壓力的鋼筋，是所配置鋼筋中的主要部分，如縱筋，又叫縱向鋼筋?？v筋是混凝土構件中最主要受力的鋼筋，在混凝土構件內沿長方向布置的鋼筋，多為受力鋼筋，主要在構件中承受拉力或壓力。如柱子的豎向鋼筋。梁的沿梁長度方向的鋼筋、板的短方向鋼筋、樁的豎向鋼筋。墻一般用豎向鋼筋和水平鋼筋來表示。2100433B

承載力一詞出自于生態(tài)學。隨后擴展到很多領域，出現(xiàn)種群承載力、資源承載力、環(huán)境承載力、生態(tài)承載力等相關概念，這些概念的產生都是對社會發(fā)展中出現(xiàn)問題的一種反映。不同承載力之間的意義相差較大，但本質都是一樣的，在社會的不同發(fā)展階段，所產生的承載力概念也有所不同。在可持續(xù)發(fā)展被提出來之后科學家們又提出可持續(xù)發(fā)展應該建立在可持續(xù)的承載力上。

隨著社會的發(fā)展，承載力和可持續(xù)發(fā)展之間的關系已經(jīng)得到了學者的普遍認可。承載力和可持續(xù)發(fā)展所面臨的問題都是資源、環(huán)境、人口與發(fā)展問題，但不同的是，在分析所面臨的問題時考慮的角度不同，承載力是根據(jù)自然資源和環(huán)境的實際承載力來確定人口與經(jīng)濟發(fā)展的速度．而可持續(xù)發(fā)展則是從另外一個更高的角度看問題，盡管如此，可持續(xù)發(fā)展終究也脫離不了自然資源和環(huán)境的限制。他們之間的關系可以這樣理解：可持續(xù)發(fā)展是目標，人是紐帶，而承載力是基礎。

面對眾多類型的承載力，可持續(xù)發(fā)展究竟應該以什么承載力為基礎呢"para" label-module="para">

生態(tài)承載力的提出對于承載力理論的研究是一個很大的進步，和單因素承載力相比，生態(tài)承載力更多地關注生態(tài)系統(tǒng)的整合性、持續(xù)性和協(xié)調性，生態(tài)承載力的提出為實現(xiàn)由單純支撐人類的社會進步變成促進整個生態(tài)系統(tǒng)和諧發(fā)展的進步奠定了基礎。