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影响钢筋混凝土板冲剪强度的因素分析

作者:admin 发布日期:2019/1/25 关注次数: 二维码分享

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b≈900mm时,混凝土抗拉强度ft=1.719~3.765MPa,其破坏荷载随之由203KN增大到432KN;当板宽b≈1500mm,混凝土抗拉强度ft=2.275~3.536MPa,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λ≈2.0时,ft=2.13~2.657MPa,其破坏荷载由270KN增大到464KN;当剪跨比λ≈3.0时,ft=2.4~2.8MPa,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λ而变。剪跨比λ小时,板的抗剪承载力大,剪跨比λ增大时,板的抗剪承载力变小。随着λ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,破坏为斜拉形式,所以其抗剪承载力最低,当剪跨比λ>4~5时,板的抗剪承载力基本上不再降低。

①取试验板按板宽分为三组:当板宽b≈1500mm,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b≈1350mm,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b≈2250mm,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。②取试验板按板宽分为两组:当板宽b≈1200mm,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最后减小到168KN;当板宽b≈1500mm,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。③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,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,ρx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ρy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,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=β0+β1X

其中,β0是截距,它是X取0时Y的值;斜率β1为X变化一个单位时Y的变化率。β0和β1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=β0+β1xi+ei(i=1,2,…,n)其中:E(ei)=0;var(ei)=σ2;cov(ei,ej)=0(i≠j)。

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+2atgθ,边置荷载作用下be=b0+atgθ。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20°~30°,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45°。综上所述,板的抗剪工作宽度为:

中置荷载:

约束板板底叉缝θ角的变化规律与简支板不尽相同,有的相差较大,为了简化和统一计算公式,取约束板的计算板宽与简支板一致。

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