預(yù)應(yīng)力錨具下混凝土局部受壓基本問題試驗研究

預(yù)應(yīng)力錨具下混凝土局部受壓基本問題試驗研究局部受壓承載力計算是預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中的關(guān)鍵問題之一。我國在上個世紀八十年代對局部受壓問題進行了一系列的研究,其研究成果已寫入我國相關(guān)設(shè)計規(guī)范。近些年來的工程實踐和科學(xué)研究表明,我國現(xiàn)行的《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50010-2002)(以下簡稱現(xiàn)行規(guī)范)中局部受壓承載力計算方法存在一些問題有待完善。圍繞這些問題,論文開展了五個方面的研究工作。(1)針對現(xiàn)行規(guī)范公式中沒有考慮預(yù)留孔道及孔道直徑大小對混凝土局部受壓強度提高系數(shù)的影響這一問題,完成了12個帶預(yù)留孔道的素混凝土棱柱體試件的局部受壓試驗。研究了預(yù)留孔道直徑和局部受壓的計算底面積與混凝土局部受壓面積的比值A(chǔ)b/Al(以下簡稱局壓面積比)的變化對素混凝土試件局部受壓性能的影響,獲得了試件破壞形態(tài)、楔形體特征、荷載位移曲線及裂縫開展特點等第一手試驗資料。研究表明,預(yù)留孔道的存在將使混凝土局部受壓強度提高系數(shù)降低,其降低幅度隨孔道直徑的增大而增大,不同局壓面積比下的降低規(guī)律大體相同。提出了考慮預(yù)留孔道大小影響的局部受壓承載力計算公式,即在現(xiàn)行規(guī)范局部受壓承載力計算公式中引入了預(yù)留孔道影響系數(shù)λ_d。λ_d隨預(yù)留孔道直徑與承壓板邊長的比值和預(yù)留孔道直徑與試件邊長的比值的增大而線性降低,其中后一個比值的變化對λ_d影響顯著。(2)針對現(xiàn)行規(guī)范公式中沒有反映出間接鋼筋內(nèi)表面范圍內(nèi)混凝土核心面積對局部受壓承載力的影響這一問題,完成了29個配置間接鋼筋的混凝土棱柱體試件軸心局部受壓試驗。研究了間接鋼筋型式、混凝土核心面積、局壓面積比等參數(shù)變化對混凝土局部受壓性能的影響,獲得了試件破壞形態(tài)、楔形體特征、荷載位移曲線、裂縫開展特點及間接鋼筋應(yīng)變分布等第一手試驗資料。研究表明,混凝土核心面積對局部受壓承載力影響顯著,當(dāng)網(wǎng)片式間接鋼筋的種類、直徑、根數(shù)、網(wǎng)片間距不變或螺旋式間接鋼筋的種類、直徑及螺旋間距不變時,混凝土核心面積越大,間接鋼筋對局部受壓承載力的貢獻越大。提出了混凝土核心面積與局部受壓面積的比值A(chǔ)cor/Al不小于1.35時的考慮混凝土核心面積影響的局部受壓承載力計算方法。這個方法的思路是將現(xiàn)行規(guī)范局部受壓承載力計算公式中配置間接鋼筋的局部受壓承載力提高系數(shù)βcor以多項式5.91βcor-4.52代替。提出了Acor/Al小于1.35時的混凝土局部受壓承載力計算方法。這個方法的思路是將現(xiàn)行規(guī)范局部受壓承載力計算公式中間接鋼筋貢獻項乘以間接鋼筋強度折減系數(shù)λ_s,而且當(dāng)Acor/Al<1時將公式中βcor取為1,將間接鋼筋對局部受壓承載力貢獻項中的局部受壓凈面積Aln以Acor,n代替,Acor,n為Acor扣除孔道、凹槽部分的面積。λ_s與局壓面積比Ab/Al和Acor/Al兩個比值有關(guān),且隨著兩比值乘積的增大而增大。(3)針對預(yù)應(yīng)力梁在與其垂直的邊梁側(cè)面錨固的情況,完成了12個模擬這一錨固情況的混凝土試件局部受壓試驗。研究了承壓板寬度不變情況下長度變化及邊梁寬度變化時,邊梁對預(yù)應(yīng)力梁錨固區(qū)局部受壓性能的影響,獲得了試件破壞形態(tài)、荷載位移曲線、間接鋼筋應(yīng)變分布等第一手試驗資料。研究表明,邊梁對預(yù)應(yīng)力梁端部局部受壓錨固區(qū)有較強的約束作用。當(dāng)局部受壓計算底面積在預(yù)應(yīng)力梁側(cè)以外的尺寸不大于2倍的邊梁寬度、邊梁寬度不小于局部受壓面積的短邊尺寸時,局部受壓計算底面積可以按照與局部受壓面積同心、對稱的原則擴展到邊梁側(cè)表面中。(4)針對我國現(xiàn)行標準中混凝土局部受壓承載力計算公式對活性粉末混凝土(RPC)的適用性問題,完成48個活性粉末混凝土棱柱體試件局部受壓試驗。研究了活性粉末混凝土強度等級和局壓面積比變化對其局部受壓性能的影響,獲得了試件破壞形態(tài)、裂縫開展特點、楔形體特征和荷載位移曲線等第一手試驗資料。研究表明,RPC局部受壓性能與普通混凝土局部受壓性能基本相似,其局部受壓承載力也隨局壓面積比的增大而增大,同面積比條件下,RPC局部受壓強度提高系數(shù)較普通混凝土局部受壓強度提高系數(shù)低。摻加鋼纖維能明顯改善RPC的局部受壓性能,但鋼纖維的摻量對其局部受壓性能影響較小?；谠囼灲Y(jié)果分別提出了素RPC和摻加鋼纖維RPC局部受壓承載力的兩類計算模式。素RPC局部受壓承載力計算模式Ⅰ中RPC強度影響系數(shù)隨局壓面積比增大而線性降低;模式Ⅱ利用單一的RPC局部受壓強度影響系數(shù)綜合考慮RPC強度及局部受壓兩因素對試件局部受壓承載力的影響。摻加鋼纖維RPC局部受壓承載力計算模式Ⅰ取RPC強度影