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1、小跨高比连梁改进仿真研究(共3218字)小跨高比连梁改进仿真研究 理论依据试验表明，采用普通配筋方案的小跨高比连梁，无论是剪切型破坏还是弯曲型破坏，最终都由混凝土压杆在端块与连梁交接处的节点域受压破坏控制采用沿对角线方向配置的钢筋混凝土暗柱（含约束混凝土）抵抗斜压杆在此处产生的压应力，而分段封闭箍筋配筋方案则采用阶梯形箍筋形成的约束混凝土斜压杆抵抗压应力由小跨高比连梁主应力迹线图可得出小跨高比连梁内部还存在水平机制（图）和竖向机制（图）两种传力机制，跨高比越小水平机制和竖向机制分担的剪力就越大，当连梁跨高比为时，这两种传力机制承担的剪力高达，对于较陡峭斜压杆和较平坦斜压杆，分段封闭箍筋配筋方案
2、都能达到有效的抵抗效果对于抵抗连梁内部的对角拉力，方案利用对角暗柱中的根纵筋来承担，而分段封闭箍筋配筋方案利用纵筋和箍筋形成的合力来抵抗，并可抵抗所有的斜向拉应力由此可知，方案施工不便但具有较优的抗震性能，而分段封闭箍筋配筋方案施工简便且抗震性能优良一般来说，保证钢筋混凝土之间的良好黏结是必要的，但在某些情况下使钢筋和混凝土无黏结反而能提高结构的延性，例如等提出了可以通过钢筋与混凝土无黏结来提高混凝土桥墩抗震性能的观点，并进行了试验验证该试验中，柱和柱参数相同，只是对柱塑性铰区进行无黏结处理，最后柱发生的是没有延性的剪切破坏，而柱发生的是具有良好延性的受弯破坏，类似结论在其他一些研究中也得到了
3、证实混凝土在二轴拉压应力状态下的强度和刚度比单轴受拉（压）应力状态低很多，称为混凝土受压软化算例表明，软化系数可高达左右根据分段封闭箍筋配筋方案的合理性，我们在梁墙交接处向梁内延伸的跨度内，对纵向受力钢筋采用无黏结形式，即在钢筋的外部套上塑料套管阻止受力纵筋与混凝土的黏结，这就降低了混凝土的软化系数，提高了混凝土的抗压强度混凝土抗压强度的提高可以使三种抗剪机制中的混凝土压杆的承载力提高，从而提高了连梁的抗剪承载力、延性和耗能性能数值模拟分析结构模型为了对比分段封闭箍筋小跨高比连梁方案与改进方案的受力性能，模拟两个剪压比、配筋完全相同但连梁与剪力墙交界处纵筋有、无黏结的不同试件试件的配筋情况如表
4、所示，连梁的尺寸为，试件尺寸及连梁配筋如图所示利用分析时，主要有整体式和分离式两种模型，本文采用分离式模型混凝土单元采用，采用基于准则的多段非线性弹性应力应变关系建立本构模型，破坏准则采用的五参数破坏准则其中，混凝土弹性模量为，立方体抗压强度为，单轴抗压强度为，单轴抗拉强度为，泊松比为，裂缝间剪力张开和闭合系数分别为和钢筋单元采用和用于模拟连梁受力主筋；用于模拟钢筋混凝土结构中的构造钢筋和箍筋；用于模拟加载型钢和钢垫块受力筋、构造钢筋和箍筋采用理想弹塑性模型，加载型钢和钢垫块采用弹性模型其中，三级钢的弹性模量为，屈服强度为，极限抗拉强度为，屈服应变为；一级钢的弹性模量为，屈服强度为，极限抗拉强
5、度为，屈服应变为；钢筋的屈服强度为，极限抗拉强度为，屈服应变为划分单元网格时，所有实体单元都是正六面体单元，连梁试件的形状很规则，采用程序中映射划分单元上部端块加载梁支座处加设厚的钢垫板，防止出现局压破坏采用位移加载控制方式，即在加载型钢梁的下端部（连梁跨中位置处）施加一个水平位移荷载，加载增量为，直到试件模型破坏为止控制非线性分析的求解项很关键，对计算结果是否收敛影响很大本文采用静态分析求解类型、打开大变形开关、自动时间步、线性搜索等选项，达到收敛的目的有限元分析结果承载力比较连梁试件数值模拟分析的位移荷载骨架曲线如图所示，在加载初期，荷载与位移成正比增加，随着荷载的增大，试件逐渐出现塑性铰
6、，试件的承载力与位移成曲线发展当连梁的位移较大但荷载基本处于稳定时，可认为连梁已达到屈服应力状态，对应的荷载即为屈服荷载从图可以看出，连梁端部钢筋无黏结时的屈服荷载低于有黏结时的屈服荷载，但屈服后经过较长时间的变形才达到极限承载力，后期承载力较大，连梁端部纵筋黏结时则相反从表可以看出，连梁端部纵筋无黏结时的延性系数较大，耗能能力较好连梁的应力分布荷载较小时，首先在连梁的受压部位（如连梁的左上角和右下角部位）出现压应力，但应力值很小，其他部位应力值更小或无应力值随着荷载的增大，应力受力范围逐渐扩大，并向连梁其他部位延伸当连梁分别达到屈服应力状态及极限应力状态时，连梁的受压部位（左上角和右下角）应
7、力较大，混凝土的承载力也比其他部位大，压应力在对角线两侧较宽的范围内分布，连梁端部纵筋无黏结时的压应力区面积比钢筋黏结时大，对角线两侧的压应力区也较大，充分说明钢材材性得到发挥，导致混凝土受压区面积较大原因在于连梁端部钢筋无黏结连接时，钢筋与混凝土相对滑移，二者之间无黏结应力的存在，不会对混凝土的抗压强度造成软化连梁裂缝分布连梁试件裂缝分布规律为：随着荷载的逐步增大，首先在连梁的根部出现弯曲裂缝；随着荷载的进一步增大和弯曲裂缝的发展，逐渐出现斜裂缝；随后，裂缝呈扇形向连梁中部发展；最后，裂缝布满全跨比较这两种方案可知：改进方案中弯曲裂缝的发展程度较原配筋方案充分，几乎布满整个梁高范围，这说明改
8、进方案的耗能性能较好由连梁裂缝分布图（图）可见，连梁端部钢筋无黏结时，在加载初期，位移与承载力成正比增加当荷载不是很大时，在连梁端部出现弯曲裂缝，裂缝从连梁端部的受拉区开始逐渐向受压区扩展，但未出现第二条弯曲裂缝随着荷载的逐渐增加，连梁达到屈服应力状态，第二条弯曲裂缝紧接着出现，斜裂缝逐渐出现并发展最后，裂缝布满连梁全跨，连梁达到极限承载力连梁端部纵筋黏结时，在加载初期，连梁端部出现弯曲裂缝，裂缝从连梁上端部的受压区开始逐渐向受拉区发展，但发展程度比连梁端部纵筋无黏结时小此时，裂缝向连梁跨中发展随着荷载的增大，出现斜裂缝，最后裂缝布满连梁全跨，连梁达到极限承载钢筋应力分布纵筋在开始加载时，一端
9、受压，另一端受拉随着荷载的增大，钢筋逐渐变为全长受拉在试件达到极限荷载时，钢筋接近半跨内都达到屈服应力，但连梁端部纵筋无黏结时的应力比黏结时的应力大试件发展后期，改进方案的塑性发展程度较充分，更充分发挥材料的性能，延性更好箍筋在连梁端部基本都达到屈服状态结论）连梁端部纵筋无黏结时，连梁极限抗剪承载力比纵筋黏结时高）连梁端部纵筋无黏结时，连梁裂缝的发展较纵筋黏结时充分，说明改进方案具有更好的延性和耗能能力）连梁端部纵筋无黏结时，连梁端部弯曲裂缝的发展较为充分，更易实现连梁弯曲破坏或弯剪破坏的要求）纵筋和构造钢筋在连梁端部基本上都达到屈服状态，改进方案中材料的性能得到了更进一步的充分利用 阅读次数
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