影响钢筋混凝土板冲剪强度的因素分析

1、要:钢筋混凝土结构冲切与剪切问题取得了大量的研究成果,由于问题本身的复杂性,所以至今仍未能找到一个令人满意的预测冲剪强度及破坏模式的办法。本文通过试验研究来探索冲切破坏与剪切破坏的本质,是目前较为可行的办法。为此在试验研究的基础上,对这一问题进行了系统的总结与研究。 关键词:冲减强度;冲力;破坏形态;影响因素 1 影响钢筋混凝土板冲剪强度的因素分析 1.1 混凝土强度 剪切破坏主要是由混凝土抗拉强度控制的,而抗拉强度一般随着抗压强度的增长而增长,但其增长不大,混凝土强度越高,受剪承载力越高。取试验板按板宽取两组,其它条件相似:当板宽b900mm时,混凝土抗拉强度ft=1.7193.765MPa

2、,其破坏荷载随之由203KN增大到432KN;当板宽b1500mm,混凝土抗拉强度ft=2.2753.536MPa,其破坏荷载由445KN增大到534KN。取试验板按剪跨比取两组,其它条件相似:当剪跨比2.0时,ft=2.132.657MPa,其破坏荷载由270KN增大到464KN;当剪跨比3.0时,ft=2.42.8MPa,其破坏荷载由319KN增大到325KN。可得出:随着混凝土轴心抗拉强度ft的增大,板的抗剪强度随之增大。 1.2 板厚 板愈厚,板的抗剪承载力愈高,对此,可用板的有效厚度h0表达。取试验板甲中3、甲中3A,当钢筋混凝土平板有效厚度由160mm增大到172mm,其它条件类似

3、时,板的破坏荷载由284.7KN增大到369.7KN,呈递增趋势。取试验板DB-7a、DB-9a、,当钢筋混凝土平板都有效厚度由169mm增大到268mm时,板都破坏荷载由326KN增大到600KN。可得出,板的抗剪强度随板厚的增加而增加。 1.3 剪跨比 剪跨比是影响板的抗剪承载力的重要因素,板的抗剪承载力随剪跨比而变。剪跨比小时,板的抗剪承载力大,剪跨比增大时,板的抗剪承载力变小。随着的增加,板的受剪承载力逐渐降低,大致呈双曲线型。随着剪跨比的增加,加荷垫块冲陷程度减弱,板的破坏主要是混凝土被剪压或剪切破坏,板的抗剪承载力降低。当大剪跨比时,板的破坏主要是混凝土斜向拉应力所至,破坏为斜拉形

4、式,所以其抗剪承载力最低,当剪跨比45时,板的抗剪承载力基本上不再降低。 取试验板按板宽分为三组:当板宽b1500mm,其它条件相似时,若剪跨比由0.83增大到0.66,其破坏荷载由326KN减小到286KN;当板宽b1350mm,其它条件相似时,若剪跨比由1.08增大到2.61,其破坏荷载由600KN减小到432.5KN;当板宽b2250mm,其它条件相似时,若剪跨比由1.09增大到2.62,其破坏荷载由707.7KN减小到520KN。取试验板按板宽分为两组:当板宽b1200mm,其它条件相似时,若剪跨比由0.99增大到1.98再增大到2.98,其破坏荷载由317KN减小到217KN最后减小

5、到168KN;当板宽b1500mm,其它条件相似时,若剪跨比由1.97增大到2.97,其破坏荷载由464.2KN减小到319.2KN。取试验板按甲中和乙中分为两组:对甲组,当剪跨比由1.68增大到4.785时,其破坏荷载由437KN减小到244.6KN;对乙组,当剪跨比由1.8增大到5.22时,其破坏荷载由320KN减小到222KN。由此可得出,随着剪跨比的增大,板的抗剪强度随之减小。 1.4 板宽的影响 随着板宽的增大,板的抗剪强度随之增大。板宽对无腹筋板的抗剪存在重要的影响:随着板宽的递增,板的破坏形态由剪切逐渐过渡到冲切破坏,抗剪强度在剪切和过渡破坏时与板宽成正比。板愈宽,抗剪强度愈高,

6、但板宽b大到一定数值后其抗剪强度不再随板宽而变。 1.5 板的纵、横向钢筋配筋率 纵筋的抗剪能力表现在销栓作用上。显然,x增加,板的受剪承载力也有所增大;横向受力钢筋可以使板的整体性加强,故随着y的增加,板的受剪承载力也有所增加。板纵筋的作用比梁的小,而板的横向钢筋能更好地将荷载扩散给混凝土和增加板的横向刚度。根据以往无箍板的试验资料,钢筋的抗剪承载力约为破坏时抗剪承载力的5%15%,可将其分离出来,在计算公式中予以表达。 1.6 加载面积的影响 板的冲切强度随柱边长的增加而线性增大,板柱节点的冲切强度与方柱边长的平方根大致成正比。同时,当板较薄时,冲切强度与方柱边长也大致成正比。由此可得出,

7、板的抗剪强度随加载面积的增大而近似的线性增大。 1.7 板的支承型式 约束板的抗剪承载力高于简支板,其原因是板支座到集中荷载之间的剪跨范围内,因约束弯矩使板底产生了纵向压应力,板底不会出现冲切裂缝,从而提高了板的抗剪承载力,而简支板在剪跨范围内,板底为拉应力,板底容易出现冲切裂缝及斜向裂缝,其抗剪承载力低于约束板。 1.8 建立回归模型 在回归中,两个量,如X和Y之间的关系可用以下方程表示: Y=0+1X 其中,0是截距,它是X取0时Y的值;斜率1为X变化一个单位时Y的变化率。0和1称为参数,参数是未知的,并且要通过数据进行估计。实际数据几乎是从来不会准确地落在一条直线上的,测得的相应变量的值

8、与模型给出的值的差称为统计误差(残差),用e表示。在回归模型中,分别定义 X 和Y为自变量和响应变量。(xi,yi)是 X,Y的观测值,i=1,2,.n。则回归模型叙述为:yi=0+1xi+ei(i=1,2,n)其中:E(ei)=0;var(ei)=2;cov(ei,ej)=0(ij)。 2 建议计算公式 2.1 计算板宽 宽跨比较大的板发生剪切破坏时,其实际支承宽度并非板的全宽,为此,根据试验结果给出用做抗剪强度计算的有效分布宽度,即把该宽度范围的一板条当做具有最大剪力的宽梁来计算,称此宽度为计算板宽,用 be 表示。取板底叉状裂缝与支座内边相交处的宽度作为板的工作宽度,中置荷载作用下be =b0+2atg,边置荷载作用下be=b0+atg。对于平板,实测的冲切破坏锥斜面的倾角(简称冲切角)一般为2030,但事实上冲切破坏面是比较复杂的、呈凹形的曲面,冲切角沿板的厚度是处处不同的,靠近柱根处冲切角约为4