压弯剪扭复合作用下的钢筋混凝土非线性分析

admin · 发表于昨天 19:55

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过去，在工程设计中扭转属于次要因素，往往忽略其影响或者采用保守的计算和构造措施来处理。随着高强材料的发展，各种结构广泛采用钢筋混凝土薄壁构件，结构跨度也不断扩大，使扭转作用成为了结构设计中不可忽略的重要因素。构件单独受扭的情况并不多，轴力、弯矩、剪力及扭矩往往共同作用。钢筋混凝土构件在复合力的作用下，处于空间应力状态，题目较复杂。迄今为止,对其研究多集中于试验分析和对极限强度的计算分析。对钢筋混凝土的抗扭全过程非线性分析鲜有人研究。在对钢筋混凝土构件抗扭性能的研究过程中，主要形成了两大理论：空间桁架理论和斜弯理论，具体包括Rausch空间桁架理论，Hsu变角空间桁架理论，定角空间桁架理论，JIeccnr斜弯破坏理论，Collins斜压场理论等。目前的研究表明，变角空间桁架理论是解决钢筋混凝土扭转构件受力题目的较好途径。受扭构件是整个超静定体系的一个组成部分。在外荷载作用下，超静定结构中各截面内力发生重分布，要确定这些构件的内力，必须知道构件的扭转刚度。本文在已有的钢筋混凝土压弯构件截面非线性分析理论的基础上，结合国内外文献，基于变角空间桁架理论，弹性理论和虚功原理，运用力平衡方程、变形协调方程和材料本构方程推导出钢筋混凝土纯扭构件与压弯剪扭复合受力构件的扭转刚度计算式，建立了钢筋混凝土矩形截面受扭构件的非线性分析模型。该模型通过数值迭代进行求解，不仅可预测受扭构件的开裂扭矩、极限扭矩，而且能得到构件的受扭全过程曲线。编制程序对已有试验数据进行全过程模拟，得到了构件的开裂荷载、极限抗扭承载力和扭矩-扭转角全过程曲线。讨论了钢筋混凝土矩形截面受扭构件的截面尺寸、截面高宽比、配箍率和纵筋配筋率对钢筋混凝土构件抗扭承载力影响的规律性及其原因。把数值计算结果与试验结果进行了对比，计算结果与试验结果吻合良好。

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