混凝土原理與設(shè)計08約束混凝土

1、第第8章章 約束混凝土約束混凝土8.1 螺旋箍筋柱螺旋箍筋柱8.1.1 受力機理和破壞過程受力機理和破壞過程ssdcordcor40 s 80和和dcor/5Nce e荷載不荷載不大時螺大時螺旋箍柱旋箍柱和普通和普通箍柱的箍柱的性能幾性能幾乎相同乎相同保護層剝保護層剝落使柱的落使柱的承載力降承載力降低低螺旋箍筋螺旋箍筋的約束使的約束使柱的承載柱的承載力提高力提高NcNcdcor rfyvAss1fyvAss1普通鋼筋普通鋼筋混凝土柱混凝土柱素混凝土柱素混凝土柱e ep螺旋箍筋螺旋箍筋鋼筋混凝鋼筋混凝土柱土柱e ep2 1010-3 承載力的提高，特別是變形承載力的提高，特別是變形性能的提高更為

2、顯著。性能的提高更為顯著。8.1.1 受力機理和破壞過程受力機理和破壞過程Nce e保護層剝保護層剝落使柱的落使柱的承載力降承載力降低低螺旋箍筋螺旋箍筋的約束使的約束使柱的承載柱的承載力提高力提高普通鋼筋普通鋼筋混凝土柱混凝土柱素混凝土柱素混凝土柱e ep螺旋箍筋螺旋箍筋鋼筋混凝鋼筋混凝土柱土柱e ep2 1010-38.1.2 極限承載力極限承載力 極限承載力有極限承載力有兩個控制值。兩個控制值。 1. 縱筋屈服，混凝縱筋屈服，混凝 土達土達 fc ，忽略箍，忽略箍 筋作用筋作用N1 = fc Ac + fy As 2. 箍筋屈服，混凝土達箍筋屈服，混凝土達 fcc，縱筋屈服，縱筋屈服N2

3、= fcc Acor + fy As dcor rfyvAss1fyvAss1 若近似取若近似取fcc = fc +4 r vyvcorcorssyvcorssyvrfsddAfsdAf214422211橫向箍筋橫向箍筋的體積配的體積配箍率箍率 令配箍特征值：令配箍特征值：yvvvcff于是：于是： N2 =(1+2 v) fc Acor+ fy As = fc Acor+ 2fyv v Acor + fy As 顯然，在相同的體積配筋下，箍筋比縱向鋼筋的承載效率高顯然，在相同的體積配筋下，箍筋比縱向鋼筋的承載效率高出一倍。根據(jù)對試驗結(jié)果分析，實測為出一倍。根據(jù)對試驗結(jié)果分析，實測為1.72.

4、9，平均約為，平均約為2.0。3. 極限承載力分析極限承載力分析(1). 極限承載力極限承載力 N2 只適用于短柱（只適用于短柱（H/d 12）；）；(2). 欲使欲使 N2 N1 ，即，即2ccorvcorAAA(3). 若若 N2 N1 太多，使用荷載下鋼筋保護層會開裂，甚至太多，使用荷載下鋼筋保護層會開裂，甚至 剝落，不符合設(shè)計要求；一般限制剝落，不符合設(shè)計要求；一般限制 N2 1.5 N1Nce ee epe ep2 1010-3N2N1我國規(guī)范?。何覈?guī)范取： v Acor 0.25 As美國規(guī)范?。好绹?guī)范取：0.452ccorcvcoryAAfAf8.2.1 受力破壞過程受力破壞

5、過程8.2 矩形箍筋柱矩形箍筋柱14e e / / 10-326410812 / / MPa40302010 v = 0.1450.0770.0e e / / 10-31030204050 / / MPa40302010 v=0.00.320.17普通箍筋普通箍筋復(fù)合箍筋復(fù)合箍筋1. 當(dāng)當(dāng) t 0.36時，應(yīng)力應(yīng)變曲線時，應(yīng)力應(yīng)變曲線上升段斜率反而降低，原因是上升段斜率反而降低，原因是密布箍筋影響了混凝土的澆搗密布箍筋影響了混凝土的澆搗質(zhì)量及箍筋兩側(cè)混凝土的結(jié)合。質(zhì)量及箍筋兩側(cè)混凝土的結(jié)合。約束混凝土到達峰值應(yīng)力前，約束混凝土到達峰值應(yīng)力前，箍筋已屈服；箍筋已屈服；其混凝土強度可其混凝土強度可

6、提高提高1倍，峰值應(yīng)變可提高倍，峰值應(yīng)變可提高10倍倍以上。以上。8.2.2 箍筋的作用機理及影響因素箍筋的作用機理及影響因素1231強約束區(qū)，混凝土處于三強約束區(qū)，混凝土處于三軸受壓應(yīng)力狀態(tài)軸受壓應(yīng)力狀態(tài)2弱約束區(qū)，混凝土處于兩弱約束區(qū)，混凝土處于兩軸受壓應(yīng)力狀態(tài)軸受壓應(yīng)力狀態(tài)無約束區(qū)，混凝土處于單無約束區(qū)，混凝土處于單軸受壓應(yīng)力狀態(tài)軸受壓應(yīng)力狀態(tài)31. 箍筋的作用機理箍筋的作用機理2. 主要影響因素主要影響因素(1). 配箍特值配箍特值 v0.320.2 ve epc /e ep0.60.81.00.41.05.01015200vcccff5 . 00 . 1vcccff9 . 155.

7、00.2 vfcc /fc0.60.81.00.40.51.01.52.02.500.32vppcee252 . 6vppcee5 . 20 . 1約束混凝土極限強度和箍筋屈服同時到達的界限約束混凝土極限強度和箍筋屈服同時到達的界限 約為約為 v3.2(2). 箍筋間距箍筋間距(s)：當(dāng)：當(dāng)s(11.5)b時，約束甚微；當(dāng)時，約束甚微；當(dāng)s0.05fc fcc=(1.125+2.5 2) fce ecc=(fcc / fc)2 2 10-3e ecu=0.2 2 / fc +3.510-35. 過過-張模型張模型e o fcce pc全曲線模型，參數(shù)詳表全曲線模型，參數(shù)詳表8-18.3 鋼管混

8、凝土鋼管混凝土8.3.1 受力特點和機理受力特點和機理 參數(shù)套箍強化指標(biāo)與螺旋箍筋的配箍特征值有相同的參數(shù)套箍強化指標(biāo)與螺旋箍筋的配箍特征值有相同的物理意義。物理意義。4yyysvvcccccfftfAAffd f4vctd一般情況下工程中：一般情況下工程中： v=0.040.20， v=0.24.0e e /10-3N/Nu0.30.51.0A0.60.825B1.020120CBCDttdc t t r t z z t r t zfyfyfyfyCBADC t zfyfyfyfyBAe e /10-3N/Nu0.30.51.0A0.60.825B1.020120CD8.3.2 極限強度分析

9、極限強度分析Nu = fcc Ac + zp As (1) (2)代入代入(1) 得得 Nu=f ( tp) 求極值求極值 fcc = fc +4 r tp2 + zp2 +( tp- zp)2=2fy2 (2)0utpdNd tp= fy , fcc = fc (1+2 v ) , zp=0 Nu = fc (1+2 v) AcC8.4.1 受力特點和機理受力特點和機理8.4 局部受壓局部受壓1. 局部受壓位置及配筋方式局部受壓位置及配筋方式Ab= AlAb= Alabb bAlAbbb bAbAlabbbabbbbAbAlAlAba a a方格網(wǎng)方格網(wǎng)Flu螺旋式螺旋式Flu2. 受力特點及破壞機理受力特點及破壞機理2a2bAA對核芯區(qū)對核芯區(qū)混凝土有混凝土有約束作用約束作用試件寬度試件寬度的一半的一半AA zAA0.51.0b壓壓拉拉 x = y3. 局部受壓強度及破壞形態(tài)局部受壓強度及破壞形態(tài)Ab/Al 30 壓碎失穩(wěn)壓碎失穩(wěn)d d /mm / MPa0.20.60.81.00.40200160120804064Ab/Al=432168.4.2 強度值計算強度值計算1. CEB-FIP MC90 模型模型針對針對3種可能的破壞形態(tài)分別進行驗算