• ISSN 1673-5722
  • CN 11-5429/P

梁端局部无粘结钢筋混凝土梁抗弯承载力研究

李振宝 杨成苗 刘春阳

李振宝, 杨成苗, 刘春阳. 梁端局部无粘结钢筋混凝土梁抗弯承载力研究[J]. 震灾防御技术, 2019, 14(3): 477-488. doi: 10.11899/zzfy20190302
引用本文: 李振宝, 杨成苗, 刘春阳. 梁端局部无粘结钢筋混凝土梁抗弯承载力研究[J]. 震灾防御技术, 2019, 14(3): 477-488. doi: 10.11899/zzfy20190302
Li zhenbao, Yang chengmiao, Liu chunyang. Study on the Flexural Bearing Capacity of Partially Unbonded Reinforced Concrete Beams at Beam Ends[J]. Technology for Earthquake Disaster Prevention, 2019, 14(3): 477-488. doi: 10.11899/zzfy20190302
Citation: Li zhenbao, Yang chengmiao, Liu chunyang. Study on the Flexural Bearing Capacity of Partially Unbonded Reinforced Concrete Beams at Beam Ends[J]. Technology for Earthquake Disaster Prevention, 2019, 14(3): 477-488. doi: 10.11899/zzfy20190302

梁端局部无粘结钢筋混凝土梁抗弯承载力研究

doi: 10.11899/zzfy20190302
基金项目: 

山东省自然科学基金 ZR2015EQ017

山东省自然科学基金 ZR2018MEE044

详细信息
    作者简介:

    李振宝, 男, 生于1962年。教授。主要从事工程结构抗震研究。E-mail:lizb@bjut.edu.cn

    通讯作者:

    杨成苗, 女, 生于1992年。硕士研究生。主要从事工程结构抗震研究。E-mail:18811311598@163.com

Study on the Flexural Bearing Capacity of Partially Unbonded Reinforced Concrete Beams at Beam Ends

  • 摘要: 为进一步研究梁端局部无粘结钢筋混凝土悬臂梁的抗弯承载力,在理论分析的基础上,使用ABAQUS有限元软件对局部无粘结梁与完好梁的承载力进行了仿真对比分析。结果表明,当局部无粘结梁与完好梁的配筋方式及材料力学性能一致、受拉纵筋锚固良好且可进入屈服阶段时,局部无粘结梁与完好梁的应变分布和应力历程有着明显的差异;局部无粘结梁的极限承载力高于完好梁;随着荷载的增加,无粘结梁的承载机理呈现出明显的“拱效应”。通过梁与拱的共同作用,建立了梁端局部无粘结钢筋混凝土梁抗弯承载力计算公式。
  • 图  1  钢筋与混凝土的粘结和锚固状态

    Figure  1.  Bond and anchorage state between steel bar and concrete

    图  2  梁端局部无粘结梁的受力特点示意图

    Figure  2.  Schematic diagram of the force characteristics of partially unbonded beam at the end of beam

    图  3  受拉钢筋应力分布对比示意图

    Figure  3.  Schematic diagram of stress distribution in tension steel bar

    图  4  荷载-位移骨架曲线对比

    Figure  4.  Comparison of skeleton curves of load-displacement

    图  5  悬臂梁几何尺寸和配筋

    Figure  5.  Geometry size and reinforcement of cantilever beam

    图  6  局部无粘结钢筋混凝土梁有限元模型

    Figure  6.  Finite element model of partially unbonded reinforced concrete beams

    图  7  荷载-位移曲线

    Figure  7.  Load-displacement curve

    图  8  不同无粘结段长度对承载力影响

    Figure  8.  Effect of different length of unbonded section on bearing capacity

    图  9  完好梁和局部无粘结梁混凝土应变等值线

    Figure  9.  Strain contour map of intact beam and partially unbonded beam

    图  10  混凝土压应力传递路径

    Figure  10.  Transfer path of concrete compressive stress

    图  11  钢筋应力分布

    Figure  11.  The stress distribution of steel

    图  12  钢筋与混凝土应变随加载时间变化关系

    Figure  12.  Relationship between strain of steel bar and concrete with loading time

    图  13  拱模型

    Figure  13.  Arch model

    图  14  计算结果对比

    Figure  14.  Comparison of calculation results

    表  1  数值模拟与试验结果对比

    Table  1.   Comparison between numerical simulation and experimental results

    编号 受拉钢筋 配筋率 架立钢筋 无粘结长度/mm 极限荷载/kN 误差/%
    试验结果 数值模拟
    L-1A 2B10 0.73 2A6 0 30 29.55 1.50
    L-1B 2B10 0.73 2A6 400 25 23.95 4.20
    L-1C 2B10 0.73 2A6 800 24 24.25 1.04
    L-1D 2B10 0.73 2A6 1400 26 24.73 4.88
    L-2A 2B16 1.86 2A6 0 76 77.04 1.37
    L-2B 2B16 1.86 2A6 400 70 69.18 1.17
    L-2C 2B16 1.86 2A6 800 60 63.30 5.50
    L-2D 2B16 1.86 2A6 1400 73 76.42 4.66
    L-3A 2B20 2.91 2B8 0 101 98.72 2.28
    L-3B 2B20 2.91 2B8 400 98 98.17 0.17
    L-3C 2B20 2.91 2B8 800 100 89.69 10.31
    L-3D 2B20 2.91 2B8 1400 79 75.13 4.90
    均值 3.50
    标准差 2.72
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    表  2  混凝土本构模型参数

    Table  2.   Parameters of concrete constitutive model

    参数 膨胀角/° 偏心率 初始等效双轴抗压屈服应力/初始单轴抗压屈服强度(${f_{b0}}/{f_{c0}}$) 受拉子午线与受压子午线常应力的比值K 粘性参数
    取值 30 0.1 1.16 0.667 0.005
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    表  3  理论计算与姜新雨等(2018)试验结果对比

    Table  3.   Comparison between theoretical calculation and experimental results

    无粘结段长度L/mm 理论计算弯矩/kN·m 试验弯矩/kN·m 计算弯矩/试验弯矩
    400 119.93 126.85 0.945
    200 118..82 120.22 0.988
    0 109.69 112.00 0.979
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    表  4  本文计算公式与其它计算公式结果对比

    Table  4.   Comparison of calculated results by the formulas in this paper to formulas by others

    编号 试件 试验值 梁抗弯承载力计算结果
    张晓亮等(2007)公式 夏成建(2011)公式 本文公式
    1 L-1B 6.88 6.48 8.57 8.76
    2 L-1C 6.60 6.48 8.57 5.69
    3 L-2B 19.25 19.72 19.67 20.36
    4 L-2C 16.50 19.72 15.29 17.84
    5 L-3B 26.95 28.77 30.21 28.86
    6 L-3C 24.75 28.77 22.45 28.29
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-12-19
  • 刊出日期:  2019-09-01

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