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活性粉末混凝土构件在受弯、受剪、受压状态下的设计计算方法

作　者: 康佩
导　师: 季文玉
学　校: 北京交通大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 活性粉末混凝土受弯状态受剪状态受压状态承载力有限元
分类号: TU375
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 123次
引　用: 2次
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内容摘要

活性粉末混凝土作为一种具有超高强度、高韧性的新型材料,其特殊的材料组成和力学性能使得钢筋活性粉末混凝土构件的破坏形态和承载能力与普通钢筋混凝土构件有很大的区别。为了将这种新型材料应用到实际工程中,有必要研究活性粉末混凝土构件在常见受弯、受剪、受压状态下的承载力计算方法,为钢筋活性粉末混凝土构件的设计提供依据。本文在构件正截面受弯计算过程中采取等效原则,利用直线分布的弹性应力图代替曲线分布的弹塑性应力图,通过截面的平衡条件得到构件的开裂荷载和极限荷载,并参考各相关规范提出了单筋矩形截面梁正截面受弯承载力建议式。本文采用软化桁架模型进行了活性粉末混凝土构件受剪承载力的理论分析,通过编制计算程序来分析了活性粉末混凝土强度、剪跨比、配箍率、纵筋率、翼缘宽度对构件极限抗剪承载力的影响,并参考各相关规范提出抗剪承载力建议式。在钢筋活性粉末混凝土受压构件分析方面,本文采用与受弯构件相同的等效原则,利用平衡条件得到构件的极限承载力,推导出判别大小偏心受压构件的计算方法,并参考各相关规范提出轴心受压构件和偏心受压构件的承载力建议式。采用非线性有限元软件,分别对上述三类构件进行有限元分析,将公式计算结果、试验数据和有限元计算结果进行对比验证,计算结果吻合较好。表明本文建议式可以为钢筋活性粉末混凝土构件的设计提供参考。

全文目录

致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-8
目录  8-11
1 绪论  11-21
  1.1 研究背景  11-12
  1.2 国内外研究现状  12-16
    1.2.1 活性粉末混凝土材料特性  12-13
    1.2.2 国外研究现状  13-14
    1.2.3 国内研究现状  14-15
    1.2.4 国内外已有的典型工程实例  15-16
  1.3 活性粉末混凝土结构设计理论研究现状  16-18
    1.3.1 受弯构件  16-17
    1.3.2 受剪构件  17
    1.3.3 受压构件  17-18
  1.4 活性粉末混凝土结构设计发展需要解决的问题  18
  1.5 本文主要研究内容  18-21
2 有限元理论与模型建立  21-27
  2.1 ANSYS非线性分析  21-25
    2.1.1 有限元建模所用单元  21-22
    2.1.2 材料本构模型的选取  22-23
    2.1.3 收敛准则  23
    2.1.4 建立模型时应该注意的问题  23-25
  2.2 ABAQUS非线性分析  25-26
    2.2.1 单元类型及网格划分  25
    2.2.2 收敛准则  25
    2.2.3 边界条件及荷载的施加  25-26
  2.3 本章小结  26-27
3 活性粉末混凝土梁正截面抗弯性能计算  27-47
  3.1 梁正截面开裂弯矩计算  27-33
    3.1.1 梁正截面抗裂计算思路  27-28
    3.1.2 梁正截面抵抗矩塑性影响系数γ_m的确定  28-32
    3.1.3 开裂弯矩M_(cr)的简化计算  32-33
  3.2 梁正截面受弯承载力计算  33-39
    3.2.1 梁正截面受弯承载力计算的基本假定  33-34
    3.2.2 梁正截面等效矩形应力图  34-36
    3.2.3 梁正截面受弯承载力计算公式  36-37
    3.2.4 梁的界限相对受压区高度及配筋率限值  37-39
  3.3 各规范抗弯承载力计算公式对比  39-44
    3.3.1 国内外各相关规范中混凝土构件抗弯强度计算公式  39-42
    3.3.2 各规范抗弯承载力计算方法对比  42-44
  3.4 有限元验证  44-46
    3.4.1 有限元模型  44-46
    3.4.2 有限元计算结果  46
  3.5 本章小结  46-47
4 活性粉末混凝土梁斜截面抗剪承载力计算  47-85
  4.1 抗剪计算理论  47-64
    4.1.1 混凝土构件抗剪计算的软化桁架理论  47-48
    4.1.2 活性粉末混凝土梁抗剪软化桁架理论计算模型  48-49
    4.1.3 软化桁架理论计算方程  49-57
    4.1.4 编程求解方程  57-60
    4.1.5 理论计算与试验结果对比分析  60-62
    4.1.6 各影响因素结果对比  62-64
  4.2 抗剪承载力影响因素分析  64-71
    4.2.1 混凝土强度的影响  64-66
    4.2.2 剪跨比的影响  66-68
    4.2.3 纵筋率的影响  68-69
    4.2.4 配箍率的影响  69-70
    4.2.5 翼缘宽度的影响  70-71
  4.3 活性粉末混凝土梁抗剪承载力计算公式  71-81
    4.3.1 相关规范中普通混凝土抗剪承载力计算公式  71-77
    4.3.2 各规范抗剪承载力计算公式计算结果对比分析  77-78
    4.3.3 活性粉末混凝土梁抗剪承载力计算考虑参数  78-79
    4.3.4 活性粉末混凝土梁抗剪承载力建议式  79-80
    4.3.5 建议式计算结果与试验结果对比  80-81
  4.4 有限元验证  81-83
    4.4.1 有限元模型  81-83
    4.4.2 有限元计算结果  83
  4.5 本章小结  83-85
5 活性粉末混凝土梁正截面抗压承载力计算  85-103
  5.1 轴心受压构件  85-88
    5.1.1 破坏形态分析  85
    5.1.2 轴心受压短柱承载力计算公式  85-86
    5.1.3 相关规范中普通钢筋混凝土轴心受压构件计算公式  86-87
    5.1.4 各规范中轴心受压承载力计算公式对比  87-88
  5.2 偏心受压构件  88-98
    5.2.1 破坏形态分析  88
    5.2.2 偏心受压构件计算假定  88-89
    5.2.3 偏心受压构件正截面承载力计算公式  89-92
    5.2.4 相关规范中普通钢筋混凝土偏心受压短柱承载力计算  92-97
    5.2.5 各规范中偏心受压承载力计算方法对比  97-98
  5.3 有限元验证  98-100
    5.3.1 有限元模型  98-100
    5.3.2 有限元计算结果  100
  5.4 本章小结  100-103
6 结论与展望  103-107
  6.1 主要结论  103-104
  6.2 尚需解决的问题及进一步研究展望  104-107
参考文献  107-111
作者简历  111-115
学位论文数据集  115

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