[发明专利]一种方截面钢筋混凝土梁受剪性能的预测方法

说明书

本发明公开一种方截面钢筋混凝土梁的受剪性能的预测方法，该计算方法包括以下步骤：S1:通过改进的内力拱桁架模型，确定梁受剪平衡表达式；S2:求解裂缝角；S3:拱倾角；S4:求解箍筋拉力；S5:求解混凝土压杆压力；S6:求解内力拱剪力；S7:求解下部受拉钢筋拉力；S8:求解上部混凝土压力与微裂缝粘聚力；S9:通过各子项进行综合求解，得出方截面钢筋混凝土梁的受剪性能。本发明考虑了混凝土与钢筋之间的粘结滑移，以及钢筋和混凝土的本构模型，同时在计算公式中考虑了尺寸效应和临界裂缝的影响，因此计算精度较高；本发明可以对方截面钢筋混凝土梁的受剪性能做出评估，为科学评估方截面钢筋混凝土结构构件的受力性能提供理论基础。

技术领域

本发明涉及土木工程领域，具体是一种方截面钢筋混凝土梁受剪性能的预测方法。

背景技术

历史建筑是中国珍贵的物质文化遗产，其中方截面钢筋混凝土建筑占有非常重要的地位，这些建筑大都已使用七、八十年以上，已远超过钢筋混凝土的合理使用年限，由于材料性能的劣化和外部因素的变化，这些建筑大多都已出现不同程度的残损与病害。由于方截面钢筋混凝土梁的材料性能和构造方法明显区别于现代钢筋混凝土结构，导致很多现有计算方法不适用于方截面钢筋混凝土梁受力性能的计算评估，因此十分有必要建立科学准确的计算模型评估其承载力。

本发明通过采用改进的内力拱——桁架模型，建立方截面钢筋混凝土梁抗剪性能计算表达式，并通过分项求解，得到其抗剪性能。本发明考虑了混凝土与钢筋之间的粘结滑移，以及钢筋和混凝土的本构模型，同时在计算公式中话考虑了尺寸效应和临界裂缝的影响，能够较为准确的评估方截面钢筋混凝土梁的受剪性能。同时本发明可以根据裂缝的开裂过程求解混凝土梁的抗力储备，求解过程计算简便快捷，结果准确。本发明可以为科学评估方截面钢筋混凝土结构构件的受力性能提供理论基础，为方截面钢筋混凝土建筑的结构安全评估和加固修缮设计提供理论依据。

发明内容

本发明的目的在于提供一种方截面钢筋混凝土梁受剪性能的预测方法，考虑了方截面钢筋混凝土结构中特殊的混凝土与钢筋之间的粘结滑移，以及钢筋和混凝土的本构模型，同时在计算公式中话考虑了尺寸效应和临界裂缝的影响，可较为准确的对方截面钢筋混凝土梁的抗剪性能进行评估，可以为方截面钢筋混凝土建筑的结构安全评估和加固修缮设计提供理论依据。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种方截面钢筋混凝土梁受剪性能的预测方法，所述预测方法包括以下步骤：

S1:梁受剪平衡公式：

式中：V_sum为总压力；T为拉力；z_r为压力与拉力合力之间的距离；

对隔离体I进行受力分析，建立平衡方程：

式中：C₁为断裂韧性带上部混凝土提供的混凝土压力；C₂为裂缝间混凝土提供的压力即桁架模型中的受压腹杆；T₁为箍筋提供的拉力；T₂为下部受拉钢筋提供的拉力；T₃为裂缝尖端附近微裂缝产生的拉力；为裂缝角；θ为拱倾角；V_t为待求剪力；

S2:计算裂缝角

以临界裂缝为基础，拟合出由归一化起裂位置确定的临界裂缝表达式：

式中：α₀为临界裂缝的相对横坐标；z为梁底部到受力钢筋的相对高度；κ为不同钢筋的形状系数；

得裂缝尖端的纵坐标和此时的裂缝角的计算公式：

式中：α₁为临界裂缝尖端相对横坐标；h为梁高；