带肋钢板增强混凝土复合受弯构件性能试验研究
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摘要
本文对导师提出的在混凝土结构的受拉侧设置带肋钢板(即RSPC)—以解决局部区域拉应力峰值大,应力衰减快的工程结构问题的构想。所做的主要研究工作和结论如下:
①进行了RSPC受弯构件的试件设计和试验研究,结果表明:RSPC受弯构件的抗裂能力较普通钢筋混凝土结构显著提高(2倍),同比裂缝宽度显著减小。
②利用集中闭合力阻裂、Griffith能量释放观点等原理,从宏观和微观两方面分析了RSPC受弯构件的阻裂机理。
③研究表明在受拉侧设置带肋钢板,受拉侧混凝土在带肋钢板的约束和帮助下,其名义极限抗拉强度和极限拉应变都得到显著提高,依据试验结果建立了带肋钢板加强区内混凝土的简化弯拉应力—应变关系。
④通过试验研究和理论分析,提出RSPC极限拉应变的简化计算模型,以及极限拉应变与开裂弯矩的初步计算方法。
⑤随着钢肋高度的增加,RSPC的抗裂能力也随之增大,但RSPC的抗裂能力并不是无限制增加的,本文提出了钢肋高度的合理限值。
⑥针对悬挑结构道路中挑梁局部区域拉应力峰值大,应力衰减快的实际工程问题,按RSPC方案完成了挑梁的施工图设计,分析表明RSPC挑梁在不明显增大施工难度条件下能明显提高抗裂性能或明显减小裂缝宽度。
Professor Zhou presents the concept of using the ribbed steel plate in the concrect tension side (RSPC)-to solve the problem which the stress is very large and decreases rapidly in some local areas. The thesis are summarized in the following aspects:
①The experimental researches on the flexural members behaviors of the RSPC have been designed and completed. The experimental results show that compared with the RC structures, the anti-crack performance, are improved about 2 times, and crack width significantly reduces.
②Using the principles of the concentrated force crack arresting and the energy release of Griffith, the paper analyses the mechanism against crack of RSPC from macro and micro aspects.
③The research shows that, with the constraint of the ribbed steel plate the nominal ultimate tensile strength and nominal ultimate tensile strain has been increased.The simplified tension stress-strain relationship of the RSPC composite structures has been gotten.
④Through experimental study and theoretical analysis, this paper presents the simplified calculation model of the RSPC ultimate tensile strain, and the calculating methods for the ultimate tensile strain and cracking moment.
⑤The anti-crack performance of the RSPC will not increased unlimitedly with the increasing of the height of the steel plate. This paper put forward the reasonable height of the steel plate.
⑥To solving the problem which the stress is very large and decreases rapidly in the cantilever beam of overhanging structure,the RSPC construction drawing design has been made.The research shows that the RSPC have a good effect in improving the cracking moment and decreasing the width of the crack.And the construction difficulty will not increase.
①进行了RSPC受弯构件的试件设计和试验研究,结果表明:RSPC受弯构件的抗裂能力较普通钢筋混凝土结构显著提高(2倍),同比裂缝宽度显著减小。
②利用集中闭合力阻裂、Griffith能量释放观点等原理,从宏观和微观两方面分析了RSPC受弯构件的阻裂机理。
③研究表明在受拉侧设置带肋钢板,受拉侧混凝土在带肋钢板的约束和帮助下,其名义极限抗拉强度和极限拉应变都得到显著提高,依据试验结果建立了带肋钢板加强区内混凝土的简化弯拉应力—应变关系。
④通过试验研究和理论分析,提出RSPC极限拉应变的简化计算模型,以及极限拉应变与开裂弯矩的初步计算方法。
⑤随着钢肋高度的增加,RSPC的抗裂能力也随之增大,但RSPC的抗裂能力并不是无限制增加的,本文提出了钢肋高度的合理限值。
⑥针对悬挑结构道路中挑梁局部区域拉应力峰值大,应力衰减快的实际工程问题,按RSPC方案完成了挑梁的施工图设计,分析表明RSPC挑梁在不明显增大施工难度条件下能明显提高抗裂性能或明显减小裂缝宽度。
Professor Zhou presents the concept of using the ribbed steel plate in the concrect tension side (RSPC)-to solve the problem which the stress is very large and decreases rapidly in some local areas. The thesis are summarized in the following aspects:
①The experimental researches on the flexural members behaviors of the RSPC have been designed and completed. The experimental results show that compared with the RC structures, the anti-crack performance, are improved about 2 times, and crack width significantly reduces.
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⑤The anti-crack performance of the RSPC will not increased unlimitedly with the increasing of the height of the steel plate. This paper put forward the reasonable height of the steel plate.
⑥To solving the problem which the stress is very large and decreases rapidly in the cantilever beam of overhanging structure,the RSPC construction drawing design has been made.The research shows that the RSPC have a good effect in improving the cracking moment and decreasing the width of the crack.And the construction difficulty will not increase.
引文
[1]周志祥.高等钢筋混凝土结构[M].人民交通出版社.2005年
[2]聂建国.钢-混凝土组合结构[M].人民出版社.2005年
[3]王传志,滕智明.钢筋混凝土结构理论[M].中国建筑工业出版社.1985年
[4]何小兵.复合钢筋混凝土局部增强的结构研究与“放”“阻”结合的裂缝控制新方法[硕士论文].2003年
[5]周氐,康清梁,童保全.现代钢筋混凝土基本理论[M].上海交通大学出版社.1989年
[6]王连广.钢与混凝土组合结构理论与计算[M].科学出版社.2005年
[7]周志祥,徐勇.局部表面设置钢板增强层的钢筋混凝土结构.中华人名共和国.申请号:101245610. 2008-08-20
[8]梅村魁等著(日).结构试验和结构设计[M].人民交通出版社.1980年
[9]陈强.FRP复合钢筋混凝土受弯构件试验研究及承载力极限状态的数值模拟[硕士论文].重庆交通大学.2003年
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