HRB500钢筋轻骨料混凝土构件局部受压性能研究

摘要

“轻质、高强、变形性能好”是工程结构的发展方向之一。轻骨料混凝土不仅轻质，而且具有较好的强度和变形性能，具有良好的隔音、保温和耐火性能。HRB500钢筋不仅强度高，而且具有良好的变形性能，现行国家标准《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)将其作为主导钢筋推广应用。局部受压是结构的一种基本受力特征，但是文献检索发现，迄今国内外对于轻骨料混凝土局部受压的研究仅局限于配置间接钢筋构件的局部受压性能研究，而对于同时配置间接钢筋与HRB500钢筋骨架的局部受压性能研究还未见报道，鉴于工程需求和《轻骨料混凝土结构技术规程》(JGJ12-2006)修订的需求，该问题亟待研究解决。因此，本文对HRB500钢筋轻骨料混凝土的局部受压性能进行了系统的研究。
　　通过25个模拟预应力轻骨料混凝土梁锚固端的局部受压性能试件（本文称之为Ⅰ类试件）的试验，获得了试件的破坏形态、楔形体特征、荷载-位移曲线等相关试验结果。通过对试验结果的分析，得到了配筋、Ab/Al、Acor/Al、轻骨料混凝土强度等参数对局部受压性能的影响规律。通过运用两种方法对试验数据进行拟合分析，提出了考虑HRB500钢筋骨架和间接钢筋的预应力轻骨料混凝土梁锚固端的局部受压承载力计算公式。
　　通过25个模拟高架桥桥面结构支座下轻骨料混凝土盖梁的局部受压性能试件（本文称之为Ⅱ类试件）的试验，获得了与Ⅰ类试件相似的试验结果。同样通过对试验结果的分析，得到了配筋、Ab/Al、Acor/Al、轻骨料混凝土强度等参数对局部受压性能的影响规律。也通过运用两种方法对试验数据进行拟合分析，提出了考虑HRB500钢筋骨架和间接钢筋的高架桥下轻骨料混凝土盖梁的局部受压承载力计算公式。
　　通过运用两种不同的分析方法对全部50个试件的试验数据进行拟合分析，得到了HRB500钢筋轻骨料混凝土构件的局部受压承载力计算公式。最后，运用ABAQUS软件进行建模分析，得到了试验试件的荷载-位移曲线、破坏形态及特征，获得了配筋、Ab/Al、Acor/Al、轻骨料混凝土强度等参数对局部受压性能的影响规律。试验实测结果和数值模拟结果的比较表明，本文所建立的局部受压性能数值模拟分析方法是可行的。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景与研究意义

1．2 轻骨料混凝土特点及国内外应用和研究现状

1．2．1 轻骨料混凝土特点

1．2．2 国内外应用和研究现状

1．3 局部受压特点及国内外研究现状

1．3．1 局部受压特点

1．3．2 国内外研究现状

1．4 本文主要研究内容

第二章 配置HRB500钢筋的Ⅰ类试件的局部受压性能试验研究

2．1 试验设计

2．1．1 试件设计

2．1．2 加载装置与加载制度

2．1．3 测试内容与测点布置

2．2 试件制作

2．2．1 试件所用材料与混凝土配合比

2．2．2 试件浇筑和养护

2．2．3 材料性能参数

2．3 试验现象与试验结果

2．3．1 破坏过程与破坏形态

2．3．2 试件顶面裂缝特征

2．3．3 楔形体特征

2．3．4 荷载-位移曲线

2．3．5 间接钢筋应变

2．4 设计参数对Ⅰ类试件承载力的影响分析

2．4．1 钢筋骨架对试件承载力的影响分析

2．4．2 混凝土强度对试件承载力的影响分析

2．4．3 βl对试件承载力的影响分析

2．4．4 间接钢筋对试件承载力的影响分析

2．4．5 βcor对试件承载力的影响分析

2．5 Ⅰ类试件局部受压承载力计算公式的两种分析方法

2．5．1 采用“整体法”对局压承载力计算公式的分析

2．5．2 采用“分项法”对局压承载力计算公式的分析

2．5．3 两种方法的比较

2．6 本章小结

第三章 配置HRB500钢筋的Ⅱ类试件的局部受压性能试验研究

3．1 试验设计

3．1．1 试件设计

3．1．2 加载装置与加载制度

3．1．3 测试内容与测点布置

3．2 试件制作

3．2．1 试件所用材料与混凝土配合比

3．2．2 试件浇筑和养护

3．2．3 材料性能参数

3．3 试验现象与试验结果

3．3．1 破坏过程与破坏形态

3．3．2 试件顶面裂缝特征

3．3．3 楔形体特征

3．3．4 荷载-位移曲线

3．3．5 间接钢筋应变

3．4 设计参数对Ⅱ类试件承载力的影响分析

3．4．1 钢筋骨架对试件承载力的影响分析

3．4．2 混凝土强度对试件承载力的影响分析

3．4．3 βl对试件承载力的影响分析

3．4．4 间接钢筋对试件承载力的影响分析

3．4．5 βcor对试件承载力的影响分析

3．5 Ⅱ类试件局部受压承载力计算公式的两种分析方法

3．5．1 采用“整体法”对局压承载力计算公式的分析

3．5．2 采用“分项法”对局压承载力计算公式的分析

3．5．3 两种方法的比较

3．6 本章小结

第四章 两类试件局部受压承载力计算的综合分析

4．1 轻骨料混凝土局部受压承载力计算公式的两种分析方法

4．1．1 采用“整体法”对局压承载力计算公式的分析

4．1．2 采用“分项法”对局压承载力计算公式的分析

4．1．3 两种方法的比较

4．2 本章小结

第五章 HRB500钢筋轻骨料混凝土构件局部受压性能的数值模拟

5．1 建立数值分析模型

5．1．1 单元类型的选择

5．1．2 材料本构的选取

5．1．3 模型的建立

5．2 数值模拟与结果分析

5．3 有限元应力云图分析

5．3．1 Ⅰ类试件的应力云图分析

5．3．2 Ⅱ类试件的应力云图分析

5．4 设计参数对局部受压承载力的影响分析

5．4．1 Ⅰ类试件各设计参数的影响规律分析

5．4．2 Ⅱ类试件各设计参数的影响规律分析

5．5 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 展望

参考文献

致谢

作者简介

攻读硕士学位期间主要参与的科研项目

攻读硕士学位期间发表的论文