基于拉压杆理论的混凝土构件设计方法研究

摘要

拉压杆模型法作为一种混凝土结构设计方法，在对结构干扰区做受力分析和配筋设计时，相较于传统设计方法体现出明显的优势，国外对此已形成比较成熟的理论体系，在一些国家的混凝土结构设计规范中已得到应用。国内对于拉压杆模型理论的研究虽然起步较晚，但有不少学者利用此方法对混凝土结构设计进行过探讨，然而成果多数集中在深梁、开孔梁、牛腿等结构形式，本文将把拉压杆模型设计理论用于混凝土受弯构件正截面承载力，混凝土受弯构件斜截面承载力及混凝土受压构件正截面承载力的研究中。
　　通过对不同跨高比的受弯构件进行弹性受力分析，得到了深受弯构件与普通受弯构件受力性质的不同，根据构件内部的应力分布，建立了深受弯构件的拉压杆模型。对三根不同配筋率的普通受弯构件进行有限元分析，根据极限状态下应力的分布建立了拉压杆模型，得出了配筋率与混凝土压杆宽度的关系。
　　通过对不同剪跨比的无腹筋混凝土梁的弹性受力分析，得到了不同剪跨比的梁受剪性质的不同，并根据拓扑优化方法建立了无腹筋混凝土梁的拉压杆模型，将按拉压杆模型法得到的承载力结果与我国规范计算结果相对比，结果很接近。对三根不同配箍率的有腹筋混凝土梁进行有限元分析，根据箍筋屈服时梁的应力分布提出了有腹筋梁拉压杆模型的设计方法，给出了配箍率与斜压杆倾角的关系。
　　对不同配筋率的偏心受压构件进行有限元分析，得到了配筋率对混凝土受压区高度的影响，并提出了用拉压杆模型计算钢筋混凝土受压构件正截面承载力的方法。
　　最后将拉压杆模型法对各构件承载力的计算结果与有限元计算结果及按我国规范计算结果进行对比，三种方法的计算结果比较接近。因此，用拉压杆模型法设计混凝土受弯构件正截面承载力，混凝土受弯构件斜截面承载力及混凝土受压构件正截面承载力是合理可靠的。

目录

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 混凝土结构设计方法的发展

1．3 拉压杆理论的应用现状

1．4 本论文的主要工作

2 拉压杆设计基本理论

2．1 拉压杆模型的基本原理

2．2 拉压杆模型的构成

2．3 建立拉压杆模型的方法

2．3．1 荷载路径法

2．3．2 弹性分析法

2．3．3 拓扑优化法

2．3．4 拉压杆模型合理判别准则

2．4 拉压杆模型的设计强度准则

2．4．1 节点强度

2．4．2 压杆强度

2．5 拉压杆模型的设计步骤

2．6 本章小结

3 利用拉压杆法设计混凝土受弯构件正截面承载力的研究

3．1 深受弯构件与普通受弯构件的受力特点

3．1．1 弹性受力分析

3．1．2 用拉压杆法设计混凝土深受弯构件正截面承载力的计算模型

3．2 拉压杆法设计混凝土普通受弯构件正截面承载力的计算模型

3．2．1 有限元模型的建立

3．2．2 有限元分析结果

3．2．3 计算结果对比

3．3 本章小结

4 利用拉压杆法设计混凝土受弯构件斜截面承载力的研究

4．1 无腹筋混凝土梁抗剪性能的特点

4．1．1 弹性受力分析

4．1．2 拓扑优化

4．2 基于拉压杆理论的无腹筋混凝土梁斜截面承载力计算方法

4．2．1 无腹筋混凝土梁拉压杆模型的建立

4．2．2 计算结果对比

4．3 基于拉压杆理论的有腹筋混凝土梁斜截面承载力计算方法

4．3．1 有限元模型的建立

4．3．2 有限元分析

4．3．3 计算结果对比

4．4 本章小结

5 利用拉压杆法设计混凝土受压构件正截面承载力的研究

5．1 混凝土受压构件的受力特点

5．1．1 有限元模型的建立

5．1．2 有限元分析结果

5．2 基于拉压杆理论的混凝土受压构件正截面承载力计算方法

5．2．1 拉压杆模型的建立

5．2．2 计算结果对比

5．3 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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