復(fù)合受力鋼筋混凝土構(gòu)件承載力統(tǒng)一計(jì)算模型研究項(xiàng)目摘要

與相對(duì)完善的鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算理論相比，至今國(guó)際上沒(méi)有工程界普遍接受的拉/壓彎剪扭復(fù)合受力鋼筋混凝土構(gòu)件統(tǒng)一破壞理論，各國(guó)規(guī)范多采用基于試驗(yàn)的簡(jiǎn)化計(jì)算公式，缺乏系統(tǒng)的理論模型和試驗(yàn)數(shù)據(jù)，因而這一直是本學(xué)科基礎(chǔ)前沿課題。.本課題通過(guò)理論模型、試驗(yàn)研究和數(shù)值模擬分析對(duì)拉/壓彎剪扭復(fù)合受力下鋼筋混凝土構(gòu)件破壞機(jī)理和承載力計(jì)算模型進(jìn)行深入研究。重點(diǎn)研究軸力對(duì)構(gòu)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(yīng)用改進(jìn)的三維極限平衡理論建立復(fù)合受力構(gòu)件承載力統(tǒng)一計(jì)算模型，力求破壞機(jī)理統(tǒng)一，表達(dá)公式簡(jiǎn)單。自主設(shè)計(jì)試驗(yàn)裝置并進(jìn)行拉/壓彎剪扭復(fù)合受力試驗(yàn)，探索典型復(fù)合受力下構(gòu)件的破壞機(jī)理及承載力變化規(guī)律，結(jié)合數(shù)值模擬方法拓寬研究參數(shù),同時(shí)將研究成果拓寬到箱型、T型、I型截面。.申請(qǐng)者已有長(zhǎng)期研究積累，已在箱型環(huán)形截面構(gòu)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。

與相對(duì)完善的鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算理論相比，至今國(guó)際上沒(méi)有工程界普遍接受的拉/壓彎剪扭復(fù)合受力鋼筋混凝土構(gòu)件統(tǒng)一破壞理論，各國(guó)規(guī)范多采用基于試驗(yàn)的簡(jiǎn)化計(jì)算公式，缺乏系統(tǒng)的理論模型和試驗(yàn)數(shù)據(jù)，因而混凝土統(tǒng)一破壞理論一直是混凝土基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的國(guó)際前沿課題。 為解決鋼筋混凝土構(gòu)件在軸力、彎矩、剪力、扭矩復(fù)雜組合受力下(簡(jiǎn)稱復(fù)合受力或組合受力)的承載力統(tǒng)一計(jì)算問(wèn)題，本項(xiàng)目通過(guò)理論模型分析、試驗(yàn)研究和數(shù)值模擬分析對(duì)鋼筋混凝土構(gòu)件在拉/壓彎剪扭組合受力下破壞機(jī)理和承載力計(jì)算模型進(jìn)行深入研究。 本課題組研究人員通過(guò)研究軸力對(duì)構(gòu)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(yīng)用混凝土截面微元的破壞準(zhǔn)則，確定破壞面的幾何形狀和尺寸。應(yīng)用改進(jìn)的三維極限平衡理論建立鋼筋混凝土構(gòu)件組合作用承載力統(tǒng)一計(jì)算模型。計(jì)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(jì)算模型，具有理論統(tǒng)一性與系統(tǒng)性。通過(guò)合理簡(jiǎn)化計(jì)算模型和假定條件，計(jì)算模型可以表達(dá)簡(jiǎn)單便于工程設(shè)計(jì)應(yīng)用。本項(xiàng)目的理論模型數(shù)據(jù)與本項(xiàng)目的試驗(yàn)研究數(shù)據(jù)和已有的他人試驗(yàn)研究數(shù)據(jù)比較，獲得比較一致的研究成果。 本項(xiàng)目研究人員自行設(shè)計(jì)混凝土構(gòu)件的三維組合加載試驗(yàn)裝置并于2013年9月在上海交通大學(xué)土木試驗(yàn)室完成了一組15根鋼筋混凝土構(gòu)件在不同壓彎剪扭組合受力下的承載力試驗(yàn)研究數(shù)據(jù)，研究不同組合受力下構(gòu)件的破壞機(jī)理和承載力變化規(guī)律，可供國(guó)內(nèi)外后續(xù)研究人員參考。目前國(guó)內(nèi)外在這方面的研究因試驗(yàn)裝置難度大而導(dǎo)致可以使用的試驗(yàn)研究數(shù)據(jù)很少，而合理的理論計(jì)算模型推導(dǎo)需要大量的試驗(yàn)研究數(shù)據(jù)作為研究基礎(chǔ)。 本項(xiàng)目應(yīng)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(qiáng)度和鋼筋強(qiáng)度對(duì)于計(jì)算模型的影響。在建立數(shù)值分析模型時(shí)注意與本課題的試驗(yàn)研究數(shù)據(jù)校核，保證數(shù)值計(jì)算模型的正確性。將數(shù)值計(jì)算模型獲得的研究數(shù)據(jù)與理論分析模型和試驗(yàn)研究獲得的研究數(shù)據(jù)比較，獲得比較一致的研究結(jié)論。 本研究成果可為進(jìn)一步完善混凝土統(tǒng)一破壞理論和中國(guó)規(guī)范的計(jì)算方法提供參考和研究依據(jù)。

在混凝土構(gòu)件內(nèi)沿長(zhǎng)方向布置的鋼筋，多為受力鋼筋，主要在構(gòu)件中承受拉力或壓力。

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，按結(jié)構(gòu)計(jì)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。縱筋是混凝土構(gòu)件中最主要受力的鋼筋，在混凝土構(gòu)件內(nèi)沿長(zhǎng)方向布置的鋼筋，多為受力鋼筋，主要在構(gòu)件中承受拉力或壓力。如柱子的豎向鋼筋。梁的沿梁長(zhǎng)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(lái)表示。2100433B

承載力一詞出自于生態(tài)學(xué)。隨后擴(kuò)展到很多領(lǐng)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(guān)概念，這些概念的產(chǎn)生都是對(duì)社會(huì)發(fā)展中出現(xiàn)問(wèn)題的一種反映。不同承載力之間的意義相差較大，但本質(zhì)都是一樣的，在社會(huì)的不同發(fā)展階段，所產(chǎn)生的承載力概念也有所不同。在可持續(xù)發(fā)展被提出來(lái)之后科學(xué)家們又提出可持續(xù)發(fā)展應(yīng)該建立在可持續(xù)的承載力上。

隨著社會(huì)的發(fā)展，承載力和可持續(xù)發(fā)展之間的關(guān)系已經(jīng)得到了學(xué)者的普遍認(rèn)可。承載力和可持續(xù)發(fā)展所面臨的問(wèn)題都是資源、環(huán)境、人口與發(fā)展問(wèn)題，但不同的是，在分析所面臨的問(wèn)題時(shí)考慮的角度不同，承載力是根據(jù)自然資源和環(huán)境的實(shí)際承載力來(lái)確定人口與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的速度．而可持續(xù)發(fā)展則是從另外一個(gè)更高的角度看問(wèn)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(guān)系可以這樣理解：可持續(xù)發(fā)展是目標(biāo)，人是紐帶，而承載力是基礎(chǔ)。

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

生態(tài)承載力的提出對(duì)于承載力理論的研究是一個(gè)很大的進(jìn)步，和單因素承載力相比，生態(tài)承載力更多地關(guān)注生態(tài)系統(tǒng)的整合性、持續(xù)性和協(xié)調(diào)性，生態(tài)承載力的提出為實(shí)現(xiàn)由單純支撐人類的社會(huì)進(jìn)步變成促進(jìn)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)和諧發(fā)展的進(jìn)步奠定了基礎(chǔ)。