HRB500級(jí)鋼筋混凝土偏壓柱的數(shù)值分析

為了研究hrb500鋼筋在混凝土梁中的受力性能,進(jìn)行了7根hrb500鋼筋混凝土梁的受彎性能試驗(yàn),建立了hrb500級(jí)鋼筋混凝土梁受彎的數(shù)值模型.模型以梁截面上的縱向力、截面力矩、鋼筋微元力等平衡方程為基礎(chǔ),通過求解任意彎矩作用下任意截面上的平衡方程,確定整根梁的受力響應(yīng),得到撓度、曲率、應(yīng)變等隨荷載的變化情況,以及混凝土裂縫寬度的發(fā)展情況.模型考慮鋼筋與混凝土之間的黏結(jié)滑移和裂縫的影響,以及裂縫之間受拉區(qū)混凝土的影響,計(jì)算結(jié)果與7根試驗(yàn)梁結(jié)果相比較,驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性.利用建立的數(shù)值模型分析了hrb500級(jí)鋼筋混凝土梁內(nèi)鋼筋與混凝土的協(xié)同工作,研究了相鄰2條裂縫之間相對(duì)滑移、黏結(jié)力、混凝土和鋼筋應(yīng)變等的變化情況.對(duì)多因素進(jìn)行參數(shù)分析,分析表明:采用高強(qiáng)度的混凝土能夠較好地利用hrb500鋼筋的高強(qiáng)度;隨著梁截面高度的增加,裂縫寬度值成為限制梁承載力發(fā)揮的制約條件;增加保護(hù)層厚度不利于梁承載力的發(fā)揮,但影響很小可忽略.

為了進(jìn)一步研究高強(qiáng)鋼筋混凝土梁的剛度計(jì)算方法,進(jìn)行了15根hrb500級(jí)鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁及2根hrb335級(jí)鋼筋混凝土對(duì)比梁的試驗(yàn),詳細(xì)分析了hrb500級(jí)鋼筋混凝土梁的受彎性能。結(jié)果表明:hrb500級(jí)鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁正截面符合平截面假定,實(shí)測(cè)撓度比現(xiàn)行規(guī)范計(jì)算值略大,相對(duì)誤差在6%左右,根據(jù)該試驗(yàn)和收集的部分高強(qiáng)鋼筋混凝土梁的試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析結(jié)果,提出了修正后適合hrb500級(jí)鋼筋混凝土梁的剛度公式,且采用該修正后的公式計(jì)算hrb500級(jí)鋼筋混凝土梁的跨中撓度具有更高的精度。

在3根hrb500級(jí)鋼筋混凝土受彎試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,分析hrb500級(jí)鋼筋和高強(qiáng)混凝土匹配下的梁的破壞形態(tài)、變形特點(diǎn)和承載性能.結(jié)果表明,hrb500級(jí)鋼筋混凝土的破壞特征、撓曲模式及截面應(yīng)變分布與普通高強(qiáng)混凝土梁基本一致.在開裂后,混凝土的剛度明顯降低,隨著混凝土強(qiáng)度等級(jí)或者配筋率的提高,構(gòu)件的承載力也相應(yīng)提高.受彎構(gòu)件的承載力試驗(yàn)值與規(guī)范的計(jì)算值吻合,梁的裂縫寬度和裂縫間距實(shí)測(cè)值較規(guī)范的計(jì)算結(jié)果小,梁的撓度實(shí)測(cè)值比規(guī)范的計(jì)算值大.

hrb500級(jí)鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁受彎試驗(yàn) 第六圖書館 在3根hrb500級(jí)鋼筋混凝土受彎試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,分析hrb500級(jí)鋼筋和高強(qiáng)混凝土匹配下的梁的破壞形態(tài)、變形特點(diǎn)和承 載性能.結(jié)果表明,hrb500級(jí)鋼筋混凝土的破壞特征、撓曲模式及截面應(yīng)變分布與普通高強(qiáng)混凝土梁基本一致.在開裂后 ,混凝土的剛度明顯降低,隨著混凝土強(qiáng)度等級(jí)或者配筋率的提高,構(gòu)件的承載力也相應(yīng)提高.受彎構(gòu)件的承載力試驗(yàn)值與規(guī)范 的計(jì)算值吻合,梁的裂縫寬度和裂縫間距實(shí)測(cè)值較規(guī)范的計(jì)算結(jié)果小,梁的撓度實(shí)測(cè)值比規(guī)范的計(jì)算值大.在3根hrb500級(jí) 鋼筋混凝土受彎試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,分析hrb500級(jí)鋼筋和高強(qiáng)混凝土匹配下的梁的破壞形態(tài)、變形特點(diǎn)和承載性能.結(jié)果表明 ,hrb500級(jí)鋼筋混凝土的破壞特征、撓曲模式及截面應(yīng)變分布與普通高強(qiáng)混凝土梁基本一致.在開裂后,混凝土

對(duì)7根hrb500級(jí)低成本高性能鋼筋混凝土梁進(jìn)行正截面試驗(yàn)研究,分析hrb500級(jí)高性能鋼筋與高強(qiáng)混凝土匹配下梁的破壞形態(tài)、變形和承載力特點(diǎn),研究現(xiàn)行規(guī)范的承載力、裂縫寬度和撓度等計(jì)算公式對(duì)hrb500級(jí)高性能鋼筋混凝土梁的適用性。結(jié)果表明:hrb500級(jí)低成本高性能鋼筋混凝土梁承載力實(shí)測(cè)值略大于計(jì)算值,梁裂縫間距實(shí)測(cè)值小于規(guī)范計(jì)算值;裂縫寬度實(shí)測(cè)值與計(jì)算值相近但互有大小,其計(jì)算不能直接套用現(xiàn)行規(guī)范公式;而撓度的實(shí)測(cè)值大于規(guī)范計(jì)算值,在規(guī)范公式基礎(chǔ)上給出了梁撓度計(jì)算的修正系數(shù)。

利用ansys對(duì)8個(gè)hrb500框架柱構(gòu)件塑性鉸區(qū)的抗剪性能進(jìn)行了非線性有限元計(jì)算,模型中混凝土采用solid65單元,鋼筋采用link8單元,分離式建模,破壞準(zhǔn)則采用willam—warnke五參數(shù)破壞準(zhǔn)則,混凝土本構(gòu)關(guān)系采用多線性隨動(dòng)強(qiáng)化模型(kinh),鋼筋的本構(gòu)關(guān)系采用雙線性隨動(dòng)強(qiáng)化模型(bkin)。計(jì)算了模型的屈服位移、極限位移和位移延性系數(shù),計(jì)算值與試驗(yàn)值符合較好,驗(yàn)證了計(jì)算模型的適用性;利用已校驗(yàn)的計(jì)算模型,變化hrb500框架柱構(gòu)件的截面尺寸、軸壓比與配箍特征值等參數(shù),計(jì)算得出位移延性系數(shù)、軸壓比與配箍特征值的關(guān)系表達(dá)式,進(jìn)而給出hrb500框架柱在不同抗震等級(jí)下軸壓比的建議設(shè)計(jì)限值。

hrb500級(jí)鋼筋是適用于混凝土結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的新型鋼筋,通過工程實(shí)際應(yīng)用,證明其具有優(yōu)良性能,可保證工程質(zhì)量并降低工程造價(jià)。

基于hrb400級(jí)鋼筋混凝土柱的試驗(yàn),對(duì)其滯回性能進(jìn)行分析與研究,并對(duì)其損傷程度進(jìn)行評(píng)價(jià).通過比較兩種不同的損傷模型,建議采用一個(gè)基于延性系數(shù)的損傷模型.為了找出結(jié)構(gòu)(構(gòu)件)的延性系數(shù),根據(jù)試驗(yàn)的結(jié)果建立了其與累積滯回耗能的關(guān)系圖.針對(duì)4個(gè)hrb400級(jí)鋼筋混凝土柱的試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合結(jié)果,提出計(jì)算累積滯回耗能的方法.

HRB500級(jí)鋼筋測(cè)試

hrb500級(jí)鋼筋是我國(guó)新研制開發(fā)用于混凝土結(jié)構(gòu)的熱軋帶肋鋼筋，具有強(qiáng)度高、延性好的特點(diǎn)， 性價(jià)比明顯高于目前使用的hrb400、hrb335鋼筋，目前已納入國(guó)家產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。 現(xiàn)階段hrb500級(jí)鋼筋已初步具備工程應(yīng)用條件，可在工程中進(jìn)行試點(diǎn)應(yīng)用。為積極穩(wěn)妥的推廣 hrb500級(jí)鋼筋，在目前該鋼筋未納入設(shè)計(jì)、施工規(guī)范的情況下可暫按本文要求進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工， 未明確處均應(yīng)按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》gb50010-2002、《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》 gb50204-2002、《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》gb50011-2001（2008年版）等有關(guān)規(guī)范的規(guī)定執(zhí)行。 待國(guó)家關(guān)于hrb500級(jí)鋼筋的規(guī)定頒布后，按國(guó)家規(guī)定執(zhí)行。 1材料 1.1鋼筋 1.1.1hrb500級(jí)鋼筋的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)具有不小于95%的保證率。hrb500級(jí)鋼筋產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn) 等

通過對(duì)已完成的配置hrb500級(jí)鋼筋混凝柱在低周反復(fù)水平荷載作用下的受力性能模擬分析,驗(yàn)證了經(jīng)過二次開發(fā)的feap非線性有限元軟件能夠?qū)Υ祟愔目拐鹦阅苡绊懸蛩剡M(jìn)行系統(tǒng)分析。利用feap程序完成了不同軸壓比和不同配箍特征值的162根配置hrb500級(jí)鋼筋混凝土柱的抗震性能模擬分析。分析結(jié)果表明:柱的位移延性系數(shù)隨軸壓比的增大呈指數(shù)減小,隨配箍特征值的增大近似呈線性增加;在配箍特征值一定的情況下,軸壓比較小時(shí),柱位移延性系數(shù)隨縱筋配筋率的增大而減小,軸壓比較大時(shí),位移延性系數(shù)隨縱筋配筋率的增大略有增大。通過對(duì)計(jì)算數(shù)據(jù)的回歸分析,得出受軸壓比、配箍特征值、縱筋配筋率和縱筋強(qiáng)度影響的配置hrb500級(jí)鋼筋混凝柱的位移延性系數(shù)計(jì)算式,模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好。

針對(duì)當(dāng)前典型的損傷模型存在一定程度上的缺陷,提出一個(gè)基于彈性變形能形式的損傷評(píng)價(jià)模型。該模型將過程量轉(zhuǎn)化為狀態(tài)量,考慮了滯回過程中構(gòu)件位移與剛度退化的影響。通過對(duì)滯回過程進(jìn)行簡(jiǎn)化與等效,使得地震作用計(jì)算變得貼近實(shí)際情況。通過四個(gè)hrb400級(jí)鋼筋混凝土柱破壞性試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析,驗(yàn)證了本文提出的模型的正確性與合理性。

通過對(duì)hrb400級(jí)鋼筋混凝土短柱在水平反復(fù)荷載作用下的抗震試驗(yàn)研究,分析了hrb400級(jí)鋼筋和c60,c70,c80高強(qiáng)混凝土匹配下的配箍率為0.269%、剪跨比為1.9的混凝土短柱破壞形態(tài)、滯回特性,并將試驗(yàn)得到的承載力與采用現(xiàn)行規(guī)范公式計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較。研究結(jié)果表明:試驗(yàn)柱承載力隨混凝土強(qiáng)度的增大而增大;試驗(yàn)柱在水平反復(fù)荷載作用下發(fā)生的都是脆性的剪切破壞,延性極差;采用現(xiàn)行規(guī)范計(jì)算hrb400級(jí)鋼筋混凝土短柱的受剪承載力過于保守。

通過4根hrb400級(jí)鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁的試驗(yàn),觀測(cè)了試件的破壞形態(tài)及變形特征,對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了討論和分析,研究這種結(jié)構(gòu)的變形特點(diǎn)。試驗(yàn)研究結(jié)果表明,hrb400級(jí)鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁具有足夠的延性,正常使用性能較好。最后提出對(duì)這種結(jié)構(gòu)的撓度公式進(jìn)行修正的建議。

HRB500級(jí)鋼筋施工要點(diǎn)

目前,在我國(guó)建筑工程中多采用hrb400級(jí)鋼筋,雖然該類型鋼筋具有很多優(yōu)點(diǎn),但目前有一種更具優(yōu)勢(shì)的鋼筋可供推廣:hrb500級(jí)。通過對(duì)hrb500級(jí)鋼筋和hrb400級(jí)鋼筋的用量及造價(jià)比較,證明hrb500級(jí)鋼筋在建筑工程中的優(yōu)越性。對(duì)使用hrb500級(jí)鋼筋的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行分析,為建筑工程hrb500級(jí)鋼筋的應(yīng)用及推廣提供經(jīng)驗(yàn)。

hrb500級(jí)鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為500mpa，是一種強(qiáng)度高、延性好的新型鋼筋，在國(guó)外已得到廣泛應(yīng)用。而我國(guó)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（gb50010—2002）中尚未列入，為盡快實(shí)現(xiàn)與國(guó)際接軌，在我國(guó)工程領(lǐng)域推廣種新型鋼筋，需對(duì)hrbs00級(jí)鋼筋混凝土構(gòu)件主要受力性能進(jìn)行試驗(yàn)研究。

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通過4件hrb400級(jí)鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁的試驗(yàn),觀測(cè)了試件的破壞形態(tài)及變形特征,對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了討論和分析,研究這種結(jié)構(gòu)的受彎承載力及變形特點(diǎn)。試驗(yàn)結(jié)果表明,hrb400級(jí)鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁受力性能穩(wěn)定,具有足夠的延性,正常使用性能較好。按照現(xiàn)行《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》gb50010-2002計(jì)算受彎承載力,余量較大,設(shè)計(jì)強(qiáng)度取為360mpa可以滿足設(shè)計(jì)的要求。最后提出對(duì)這種結(jié)構(gòu)的撓度公式進(jìn)行修正的建議。

在3根hrb500級(jí)鋼筋混凝土連續(xù)梁受彎試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,分析了hrb500級(jí)鋼筋和高強(qiáng)混凝土匹配下的梁的破壞形態(tài)、變形特點(diǎn)和承載性能。結(jié)果表明:其破壞特征、撓曲模式及截面應(yīng)變分布與普通高強(qiáng)混凝土梁基本一致。梁裂縫寬度較規(guī)范計(jì)算的結(jié)果小,其塑性調(diào)幅能力不明顯。

通過4根足尺的鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁(3根采用hrb500級(jí)鋼筋、1根采用hrb335級(jí)鋼筋)受彎性能試驗(yàn),研究hrb500級(jí)鋼筋混凝土梁的受彎性能和裂縫開展規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果表明,短期荷載下的hrb500級(jí)鋼筋混凝土梁具有良好的受彎性能;采用大直徑(32mm)hrb500級(jí)鋼筋配筋的混凝土簡(jiǎn)支梁的最大裂縫寬度實(shí)測(cè)值小于《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(gb50010—2002)公式的預(yù)測(cè)值,但大于混凝土規(guī)范規(guī)定的最大裂縫寬度容許值。試驗(yàn)梁的撓度、裂縫間距和最大裂縫寬度與鋼筋應(yīng)力、鋼筋直徑和配筋率等因素的關(guān)系基本上可用現(xiàn)有模型預(yù)測(cè)。為滿足正常使用極限狀態(tài)的要求,建議對(duì)正常使用極限狀態(tài)的荷載代表值和規(guī)范公式的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

對(duì)15根配置hrb500級(jí)鋼筋的混凝土梁進(jìn)行裂縫寬度試驗(yàn),研究試驗(yàn)梁中裂縫特性,分析gb50010—2002《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的裂縫寬度計(jì)算方法。分析結(jié)果表明:對(duì)于配置hrb500級(jí)鋼筋的混凝土梁,鋼筋應(yīng)變?chǔ)舠m-εs平行性關(guān)系仍然成立;截面內(nèi)力臂系數(shù)取0.87,與試驗(yàn)結(jié)果符合良好;裂縫間距及裂縫寬度試驗(yàn)值較規(guī)范公式計(jì)算值小,調(diào)整鋼筋粘結(jié)特征系數(shù)為1.2,可提高規(guī)范公式計(jì)算精度;規(guī)范的裂縫計(jì)算模式能夠反映實(shí)際裂縫規(guī)律,但最大裂縫寬度計(jì)算結(jié)果偏于保守。