2022年混凝土结构原理.矩形箍筋约束混凝土2.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 4.2 矩形箍筋约束混凝土1约束作用机理1受力破坏过程小配箍率时t0 . 3的破坏过程及特点应力接近素混凝土单轴抗压强度前,应力应变曲线和素混凝土的应力应变曲线基本相同； 其中 c .0 4 f c 时,应力应变关系为直线,c 0 4. f c 后,应力应变曲线开头微凸；应力接近单轴抗压强度时c f c , p 1500 1700 10 6,箍筋应变较小st 400 600 10 6,约束成效不明显,混凝土抗压强度提高不多；混凝土纵向应力到达峰值 c pc p时,箍筋应力有所增长但仍未屈服st 900 1200 10 6；混凝土应力较单轴抗压强

2、度有所提高c f cc f c,但增长不大；混凝土纵向应变在峰值应变前后c 0 . 85 1 . 11 pc,试件显现沿纵筋外缘的竖向裂缝,约束混凝土进入软化段；混凝土应变超过峰值应变后 c pc,随着混凝土纵向压应变的增加,裂缝不断显现、进展、贯穿,混凝土膨胀急剧进展泊松比增大,箍筋开头屈服,混凝土的应变到达 c 3000 4500 10 6；此时箍筋的约束效应最大,混凝土尚未到达三轴抗压强度；接近破坏时,爱护层混凝土开头剥落,钢筋全部外露；箍筋全部屈服甚至个别拉断,约束区混凝土的破坏大多为斜剪破坏 ,由于箍筋未被全部拉断,混凝土存在残余抗压强度；此时混凝土的纵向压应变远远高于素混凝土的极限

3、压应变,到达c40006000106；较高配箍率时t0 . 36.085的破坏过程及特点上升段应力应变曲线的斜率约束混凝土的弹性模量可能小于素 混凝土的弹性模量,缘由是箍筋较多,爱护层混凝土密实度难以保证、且箍筋内外混凝土的整体性不好；混凝土纵向裂缝显现后,混凝土的膨胀加大,箍筋对混凝土的约束效应 显现且很大；约束混凝土的应力应变曲线没有明显的峰值；混凝土显现第一条纵向裂缝和箍筋开头屈服时的纵向应变值接近小配名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 箍率混凝土的相应应变,但不同的是,高配箍率混凝土试件均发生在峰值以前；接近破

4、坏时,约束混凝土抗压强度较单轴抗压强度提高 1 倍以上c pc f cc 2 f c,约束混凝土峰值应变为素混凝土峰值应变的10 倍以上pc 10 p 10 , 000 30 , 000 10 6；破坏时,混凝土横向膨胀明显；全部钢筋外露、屈服,箍筋接近圆形,个别箍筋拉断； 爱护层混凝土全部剥落, 核心混凝土显现 挤压流淌 变形,显现局部鼓凸；2矩形箍筋约束机理矩形箍筋约束机理约束分区位置约束力约束力特点约束成效无约束区爱护层无无无弱约束区箍筋内侧邻近箍筋的纵向张拉压纵向大弱力和横向索效应压力横向小 接近 45 0 线强约束区对角线区双向箍筋的张拉压力强3影响因素体积配箍率、配箍特点值、约束指

5、标 t体积配箍率：tV stV st,iliast,iV csA corsA cor体积强度比、约束指标、配箍特点值、套箍指标：tfytV st4fytA sttfytfc V cfcsd corfc约束指标越大,混凝土抗压强度和峰值应变越大,且增长速度随着约束指标的提高而增大；t0 . 3时,约束混凝土应力应变曲线没有屈服平台,存在明显峰值,箍筋在混凝土应力到达峰值后屈服；t0 . 36时,约束混凝土应力应变曲线有屈服平台,没有明显峰值点,箍筋在混凝土应力到达峰值前屈服；界限约束指标为：t0 . 32NsttfcA cor系矩形箍筋约束混凝土的三轴抗压强度箍筋贡献值数小于螺旋箍筋的 应；箍筋

6、间距 s2,说明矩形箍筋的约束效应小于螺旋箍筋的约束效名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 箍筋间距较大时s1.15b,箍筋约束作用甚微,仅当箍筋间距满足 s b 时,箍筋才有明显约束作用；对于约束指标 t相等而间距存在差异如 1 倍时,应力应变曲线在上升段包括峰值应力 f cc 和峰值应变 pc差异甚小；但下降段有明显区分,箍筋间距越小,下降段越高,混凝土残余强度越高、混凝土延 性越好；箍筋型式 封闭、 135 0 绑扎箍筋和焊接箍筋的约束效应没有明显差异；复合箍筋减小了钢筋的自由长度、提高了横向约束刚度,对核心混凝土

7、 的约束成效更好；在约束指标相等的条件下, 复合箍筋约束混凝土的强度与峰值应变较简 单箍筋情形有稍许提高,下降段更为平缓,延性更好；总体情形与简洁 箍筋差异不大；2矩形箍筋约束混凝土理论模型1Sargin模型 1971 假定箍筋屈服；依据平稳条件, 运算箍筋约束力, 并假定约束力沿箍筋内侧匀称作用于核 心混凝土四周；将约束混凝土简化为半无限空间,将箍筋约束力简化为间距为箍筋间距s的分布集中力, 利用 Boussinesq公式运算核心混凝土内部应力 其中横向约束应力为uu2fu322；z2u规定核芯面积位置两箍筋中间 、利用承载力极值条件确定临界核芯面积Acb2u02；运算核芯面积约束应力值；依

8、据 Richart 三轴抗压强度公式,运算约束混凝土抗压强度：fccfc16 4.fy1322,u 0s2确定全截面混凝土抗压强度；2Sheikh 模型1982 将截面划分为有效约束核芯区和非约束区,箍筋中间截面的有效截面核心区面积最小,截面上核芯区大小 A 由截面外形角度 和高度外形角度 打算；有效截面核芯区参数 和 由试验确定 参数详细含义及取值待查 ；核芯区混凝土三轴抗压强度与箍筋体积配箍率、箍筋工作应力等因素有关；正方形箍筋、纵筋匀称分布约束混凝土的峰值应力为：名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - fccks1B

9、21nc221s2sfsfc140P oc55.B2B参数详细含义及取值待查约束混凝土的应力应变曲线由四段组成；3矩形箍筋约束混凝土数值方法1996 -应变全曲过镇海模型罗苓隆,过镇海.箍筋约束混凝土的受力机理及应力线运算 ,混凝土力学性能性能试验讨论,第 6 集,1996对截面进行约束分区；建立箍筋应力与不同分区混凝土约束应力的关系方程；建立不同分区混凝土的本构关系；利用变形和谐方程,运算纵向应变与竖向荷载平均应力的数值关系；建立约束混凝土本构关系；4矩形箍筋约束混凝土试验结果1 抗压强度CEB-FIP MC90 模型 1990约束应力：01nstfcn182纵筋根数影响系数3 n箍筋间距影

10、响系数s1s2 b0三轴抗压强度：当 0 0 . 05 cf 时,f cc 1 5 0 f c待查,量刚不对,cf 好像该在括号内当 0 0 . 05 cf 时,f cc 1 . 125 .2 5 0 f c待查,同上当考虑荷载的长期效应时,三轴强度折减 15过镇海模型 1986当t0 . 32时,fcc10 5.tfcfc当t0 . 32时,fcc.0 551 . 9t2 变形特点值峰值应变CEB-FIP MC90 模型 1990ccfcc22103fc过镇海模型 1986名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 矩形箍筋

11、约束混凝土峰值应变过镇海,1986表达方式当t0 . 32峰值应变pc1.2 5ttppp700说明fc106时pc分段描述当t0 . 32时pc356 . 225172单一描述pcpt极限应变CEB-FIP MC90 模型 1990cu.0 2f03 5.103stfcc1约束应力：02n3 应力应变曲线 CEB-FIP MC90 模型 1990上升段二次抛物线2当0ccc时,cfcc2cccccc下降段平台当ccccu时,cfcc曲线参数fcc峰 值 应 力 长 期 荷 载 折 减 15 ：fcc150fc00 . 05cf 或.11252 5.0fc00 . 05cf峰值应变：ccfcc

12、22103fc极限应变：cu0 2.f03 5.103c 过镇海模型 1986变量定义名师归纳总结 xc,yfc第 5 页,共 9 页tpccc0 . 32无屈服平台,有明显峰值点,双段曲线描述- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - fcc1.05tfcpc12 . 5tp上升段：当0x1时,ya,cx32a, cx2a,c2x3下降段：当x1时,yd,cxx2x1参数取值：对于 C20C30混凝土上升段曲线参数a,c1.1 8ta,a.2 4.0 01fcu.0905下降段曲线参数d,c1.1 75.055d,d.0 132f0. 785tcut0 . 3

13、2有屈服平台,无明显峰值点,单曲线描述fcc0 . 551 9.tfcpc6 2.25tpyx0.680.12x0. 370 .51x11.胡海涛模型清华高校,1990,适合于高强混凝土上升段：当0x1时,ya,cx23x2a,c2 xa,c2x3下降段：当x1时,yxx1d,ca,c.2 770 . 029fc1.35t4d, c11.9f22.36105t10cfcc11. 09t1sfcbpc136.t1spbMander 约束混凝土模型 1988J.B. Mander, M.J.N. Priestly, R. Park. Theoretical Stress-Strain Model

14、for Confined 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - ConcreteJ. Journal of Structural Division, ASCE, Vol.114, No.8, pp.18041826,August,1988 基本参数：应力应变曲线：单一曲线描述,当0ccu时,cfccrcxrxr1约束混凝土相对应变：xcc约束混凝土应力应变曲线系数：rfcEcEcsecE素混凝土弹性模量 MPa：E c5000约束混凝土峰值割线模量：Esecfcccc约束混凝土抗压强度：fccfc1. 2542 .254

15、17. 94fl2fl圆形截面fcfc约束混凝土极限应变：cu.0 0041 . 4sfyhhuccpc15fcc1fcc约束混凝土峰值应变：fc有效约束应力：名师归纳总结 圆形截面径向约束应力lf Mpa：fl1kesfyhflxk exfyh第 7 页,共 9 页2矩形截面 x 方向约束混凝土有效约束应力Mpa：矩形截面 y 方向约束混凝土有效约束应力 Mpa：yflxk efyh矩形截面圆形截面体积配箍率：sdAshd2s4矩形截面 x 方向体积配箍率：xAsxBs矩形截面 y 方向体积配箍率：yAsyDs- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 有效约

16、束系数：keA eA cc圆形截面有效混凝土核心面积：Ae4ds2W i21s1s2矩形截面有效混凝土核心面积：A eBDni162B2DA cc1ccA c符号说明：fcc：约束混凝土抗压强度cc：约束混凝土峰值应变cu：约束混凝土极限应变s：横向钢筋体积配箍率fyh：横向钢筋屈服强度hu：横向钢筋极限应变xc：约束混凝土相对应变cccf ：混凝土单轴抗压强度pc：素混凝土峰值受压应变,一般 pc 0 . 002lf ：约束混凝土侧向压应力 Mpa lxf ：x 方向约束混凝土有效约束应力 Mpa lyf ：y 方向约束混凝土有效约束应力 Mpa ek ：有效约束系数A ：有效混凝土核心面积

17、A ：矩形截面平行 x 方向横向钢筋总面积A ：矩形截面平行 y 方向横向钢筋总面积名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - B ：矩形截面约束混凝土核心宽度,至约束钢筋中心 D ：矩形截面约束混凝土核心长度,至约束钢筋中心 W ：约束钢筋净间距s ：约束钢筋垂直净间距中心距离 Sheikh 模型1982 s 基本特点： 考虑约束强化效应；采纳上升段三段折线下降段描述 上升抛物线段 2当0cs 1时,cfcc2ccs 1s 1平台段当s 1cs 2时,cfcc下降直线段当cs 2时,cfcc10 .1585s 203.fcc

18、s ,0.s 2残余平台段c.0 3fccKent-Park 模型 1971基本特点： 不考虑上升段约束强化效应、 考虑下降段约束效应； 采纳上升段二段折线下降段描述 上升抛物线段2当0cpc时,cfc2ccpcpc下降直线段当cpc时,cfc10.5pc02.fc率.05pc20.676 .2fc3sb10305.fc894sb：箍筋外皮间宽度；s：箍筋内皮间体积配箍下降平台段c0 . 2fcBjerkeli 模型 1985基本特点： 考虑了混凝土的约束效应； 考虑了高强混凝土的特性； 应力应变 曲线为抛物线上升段斜直线、 平台二折线下降段；见陈肇元： 高强混凝土及其应用； 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 9 页