混凝土板带平裂段曲母线冲切锥组合模型.pdf
《混凝土板带平裂段曲母线冲切锥组合模型.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《混凝土板带平裂段曲母线冲切锥组合模型.pdf(5页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第 3 5卷 第 6期 2 0 1 3年 1 2月 土 木 建 筑 与 环 境 工 程 J o u r n a l o f Ci v i l ,Ar c h i t e c t u r a i En v i r o n me n t a l E n g i n e e r i n g V o I 3 5 No 6 De e 2 01 3 d o i : 1 0 1 1 8 3 5 i i s s n 1 6 7 4 4 7 6 4 2 0 1 3 0 6 0 0 8 混凝土板带平裂段 曲母线冲切锥组合模型 任 达 , 周朝 阳 , 贺 学军 , 王超峰 ( 1 中南大 学 土木工程 学院, 长
2、沙 4 1 0 0 7 5 ; 2 广州大学 土木工程 学院, 广州 5 1 O O O 6 ) 摘 要 : 针 对 受 冲切 混凝 土板 中常存 在 水平 受拉 劈 裂段 情 况 , 基 于二 次抛 物 线屈服 准 则 , 考虑 冲 切 斜锥面混凝土受压和纵筋平面 内混凝土受拉极 限并存的临界状态, 建立 了带有沿纵 筋平面水平劈 裂段( 简称平裂段) 的曲母线冲切破坏斜锥面组合错动模型 , 求得 了冲切承载力上限解, 并进一步推 广导 出了任 意 次( 含二 次) 抛 物 线准则 下 的冲切抗 力统 一解 ; 基 于理论 解 , 对 二 次抛 物 线 准则 冲切 模 型进行 了川4 -,
3、e 化和可靠度计算, 结果表 明, 简化公式计算值 与试验值 ( 2 3 1块板 ) 之 比的 变异 系数为 0 2 0 1 , 离散 性较 直母 线破 坏斜锥 面带平裂段 组合 模 型( 0 2 5 0 ) 更 小 , 且 略 优 于规 范公 式 ( 0 2 0 2 ) , 均 值 为 0 9 4 0 , 明显优 于现行 规 范( 0 7 9 9 ) , 可供 工程设 计应 用 。 关 键 词 : 混 凝土板 ; 冲切 ; 模 型 ; 屈服 准 则 ; 承 载力 中 图分 类号 : TU3 7 5 2 文献 标志码 : A 文章 编 号 : 1 6 7 4 4 7 6 4 ( 2 0 1 3
4、 ) 0 6 0 0 4 6 0 5 A Re f i ne d Pu n c h i n g M o d e l f o r Co nc r e t e S l a b s wi t h Ho r i z o nt a l Cr a c ki ng Zo ne R e n Da ,Zh o u Ch a o y a n g ,H e Xu j u n ,Wa n g Ch a o f e n g ( 1 S c h o o l o f Ci v i l En g i n e e r i n g,Ce n t r a l s o u t h Un i v e r s i t y,Ch a n
5、g s h a 4 1 0 0 7 5,P RChi na 2 Sc ho o l o f Ci vi l Eng i n e e r i n g,Gu a ng z ho u Un i v e r s i t y,Gua n gz ho u 51 0 00 6,P R Chi na ) Abs t r a c t: Ba s e d o n t he y i e l d c r i t e r i a of s e c o nd o r de r p a r a bo l a。a r e f i n e d t r a ns l a t i o n al mo de l f o r pu n
6、c h i n g f a i l ur e h a s be e n d e v e l o p e d,a s s umi n g t h a t t he c r i t i c a l u l t i ma t e s t a t e i s c ha r a c t e r i z e d by c r a c k i ng o f t h e c o m p r e s s i o n c o nc r e t e on t h e pu nc hi n g c on e a nd s i m ul t a ne ou s s pl i t t i ng of t he t e n
7、s i o n c o nc r e t e a t l o ng i t u di na l r e ba r l e v e 1 An u pp e r b o un d s o l ut i on wa s o bt a i ne d a nd a g e n e r a l o ne wa s de v e l o pe d un d e r a r bi t r a r y or d e r p a r a bo l a y i e l d c r i t e r i a M o r e ov e r, t h e d e du c e d c o mpl e x m o d e l
8、 wa s s i mpl i f i e d f o r b e t t e r p r a c t i c e The s t a t i s t i c a 1 r e s ul t s ,wi t h a c ol l e c t i on of 2 3 1 s pe c i m e n s,s h o w t ha t f or t he p r op o s e d c u r ve d g e n e r a t r i x mo de l ,t h e c o e f f i c i e n t o f v a r i a t i o n f o r t h e pr e di
9、 c t i o n t o ob s e r va t i o n r a t i o s( i e , 0 2 O 1) i s muc h l e s s t h a n t ha t f o r t he s t r a i g ht g e ne r a t r i x mo de l p r e v i o us l y p r op os e d( i e , 0 2 5 0) I n a d di t i o n,i t i s s l i g ht l y l o we r t ha n t ha t f o r t he c ur r e n t GB c od e ( i
10、 e , 0 2 02 ),a nd i t s me a n( i e , 0 9 4 0)i s o b v i ou s l v s u pe r i or o ve r t h e 1 a t t e r ( 0 79 9 ) Ke y wo r d s: c o nc r e t e s l a bs;pu nc hi n g;m o d e l ;y i e l d c r i t e r i a;s t r e n gt h 受 集 中荷 载 作 用 的混 凝 土 板 常 有 冲切 破 坏 之 患 , 为合理把握其抗冲切能力 , 各 国学者开展 了大量 试验 , 并且引入 了很多
11、理论方法或模型 , 如极 限平衡 法 、 弹性 理 论 法 、 塑 性 理 论 法 及 有 限 元 分 析 法 等 等 。有 的模型所做假定缺乏试验依据 , 有的不能 反 映冲切 发生 时 材料 的真 实状 态 , 而数 值 模 型则 无 收 稿 日期 : 2 0 1 3 0 4 2 5 基金项 目: 国家 自然科学基金 ( 5 1 3 7 8 5 0 7 、5 0 7 7 8 1 7 6 ) ; 长江学者创新研究团 队项 目( I R T1 2 9 6 ) ; 住建部项 目( 2 0 1 3 K2 2 4 ) 作者简介 : 任达 ( 1 9 7 4 一 ) , 男 , 博士生 , 主要从事土
12、木工程研究 , ( E m a i l ) r e n d a 2 0 0 9 9 1 2 6 c a m。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 6 期 任达 , 等 : 混凝 土板 带平 裂段 曲母 线 冲切 锥组 合模 型 4 7 法获 得解 析解 。相对 而言 , 塑 性极 限分 析 法 由 于物 理概念 明确 、 数 学推 导严 谨 、 能在一 定 程度 上 反 映材 料 的非线性 特 征等特 点较 多 被采 用 。倘若 材 料 屈服 准则 、 破坏机构等设取得当 , 塑性理论模型在符合其 假定 的适用 范 围 内应 可得 到合 理解 答 。所 设 机构
13、 按 构件破 坏类 型 的不 同大致 分 为错 动 和转 动两 类 。前 者 一般 用 于描述 普通 楼板 因混 凝土 剪 压破 坏 引起 的 冲切 , 后者 用来 描 述 沿 冲 切锥 面混 凝 土 应 力 为 拉 的 基 础类 板斜 拉破 坏类 型 。塑性 理论 最 初被 用 于分 析 混 凝 土构件 的抗 剪 问 题 , B r a e s t r u p 6 将 其 应 用 于 轴 对称板 的冲切分析 , 他按照错动机构假设 , 采用修正 的莫尔一 库仑材料破坏准则 , 从虚功方程导出一个形 式 复杂 的上 限解 J i a n g等 基 于 二 次抛 物 线 屈服 准 则 得 到 了
14、一 个形 式更 为简 单 的解答 ; 文 献 8 另按 平 衡 条件 直接 推 得 任 意抛 物 线 屈 服 准 则 上 限 解 ; 分 析 并 指 出 了错 动机 构仅适 用 描述 冲切 斜锥 面 剪 压 区混 凝 土达 到 复合受 压极 限状 态 。然 而 , 据试 验 观 测 , 冲切破坏板沿纵筋平面的混凝土常存在水平受拉劈 裂 的情 况 , 这是 以往 的错 动 机 构 所 没 有 考虑 的 。笔 者 曾将 回转破坏斜锥面母线 简化为 , 起 自柱边止 于纵筋 水 平 劈 裂 面 的斜 直 线 ( 实 际 多 为 类 抛 物 曲 线 ) , 同时考 虑 冲切斜 锥 面混凝 土受 压 和
15、纵 筋 平 面 内 混 凝土 受 拉极 限并 存 的临 界状 态 , 建 立 了源 于纵 筋 面劈裂的直母线冲切破坏斜锥面带水平劈裂段模型, 它 对工程 中配 筋率较大 , 厚 度较 薄的板 具有 良好 适用 性 , 但 对 于 更 一 般 的 情 形 离 散 性 仍 偏 大 。作 为新 尝 试 , 以下基于更符合实际的曲母线破坏斜锥面假定 , 提 出 曲母线斜 锥 面 带水 平 劈裂 段 ( 或 平裂 段 ) 组 合错 动 冲切模型 。 1 冲切破坏的机构 特征与建模 可靠度理论将破坏机构分为 串联和并联两类。 冲切破 坏截 锥 面 本 质上 属 并 联 机 构 , 但 带 有 一 定 的
16、串联特 征 。冲切 斜 锥 面 上 的剪 压 区混 凝 土 、 骨 料 咬 合 、 纵 筋销 栓三 者 中 , 任何 部分 失效 后 都会 瞬 即 卸荷 给其它部分, 这些部分则因不堪重负而在瞬 间相继 破 坏 , 使破 坏锥 从 母 体 冲 出。故 构 建 冲切 模 型 应 将 连 锁破 坏起 始 时 刻 的状 态 视 为 临 界 状 态 ; 塑 性 分 析 中, 错动机构假定破坏斜锥面分割的两个 刚性体部 分沿竖 向平移错动 。其破坏 面上 的正应力 恒不为 拉l 8 , 描述 的是 混凝 土剪 压 ( 非 剪 拉 ) 破 坏 引 起 的 冲 切, 本质是剪压区的混凝土达到复合受力极限状态
17、 , 这等 于认 为 : 试 件 的破 坏 源 于 剪 压 区未 裂 混 凝 土部 分 的失 效 。然 而 , 由试 验 现 象 来 看 , 从 距 柱 周 约 2 。 ( 。为有效板厚) 的冲切破坏锥扩底起 , 向外沿纵 筋平 面常存 在水 平劈 裂段 a e ( 图 1 ) , 文 献 3 对 此做 了细致 的报 道 。 由此 推 断 , 上 部 纵 筋 平 面某 环 向 区 域 内 , 混凝 土 因达 到极 限抗 拉强 度而 被 水平 劈 裂 , 可 能致使 纵 筋销 栓失 效 而 引 起 连 锁破 坏 , 破坏 源并 不 一 定是 剪压 区混凝 土 的开 裂 软 化 , 建模 必 须
18、同 时考 虑纵筋 平 面 内 , 混 凝 土 即将 开 裂 而 未 裂 时 的受 拉 极 限状态 。鉴 于实 际 破 坏 斜 锥 面母 线 通 常 不 是 直 线 , 现提出曲母线带平裂段组合模型, 假定如下 : 1 ) 破坏 面几何构成 : 冲切破坏面是 由与柱边相连的曲母线 带 水平 段 ( 即 图 1中 O a带 a e段 ) 以柱 边为 流 动 准线 ( 图 1 点 0的轨 迹 ) 回转 而成 的周界 面 ; 2 ) 运 动特 征 : 以此破坏面为界, 将板分成 冲切破坏锥和外部 刚域 两部分 , 错 动发生 时 , 破坏 锥沿 与板 面垂 直方 向相对 于外部 刚域 产生 竖 向位移
19、 ; 3 ) 材料 屈 服 准则 : 岩 土力 学 中对 混凝 土一 般采用 莫 尔一 库 仑 准则 , 它 是 由关 于 轴对称 的两 条直 线构 成 , 即 r c t a n , 其 中 为 内摩 角 , c与 相 关 , 表示 粘 聚 力 , 二 者均 为 常 数 。 由于 临近破 坏时 ( 即临界状 态 ) 破 坏界 面 上 的应力 分 布较复 杂 , 各 点 应 力并 非 处 处 屈 服 , 最 可 能 情 形 是 , 有的点 尚未屈服 , 有的恰好达到极 限状态 , 还有的则 已进入 软化 阶段 , 为更 好 的反 映 冲 切 面上 的 实 际应 力分布, 从莫尔一库仑准则 出发
20、 , 不妨假定屈服包络 线 可用 如下 单根 曲线 ( 图 2 ) 表 示 。 I d e l 纵 筋 平 面 I 水 平 劈 裂 长 度 6 I 曲母线 I o J P 图 1 带水平劈裂段组合错 动模 型 c ( 入 图 2屈 服 包 络 线 r C 一6t an 式 中 : 为变 量 ; c 随 变 化 , 称 似粘 聚力 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 4 8 土 木 建 筑 与 环 境 工 程 第 3 5卷 2 冲切抗力上 限解 3 二次抛物线屈服准则相关解 图 3 ( a ) 破 坏面 o a段上 的应 力 状态 随各 处 对 竖 轴 的夹 角而
21、 改 变 , 由式 ( 1 ) , 其 应 力 可 以等 效 成 图 3 ( b ) 中相 应段 的切 向剪应 力 和径 向应力 , 根 据构 件 在 竖 向 内外力 相互 平 衡 这一 条 件 , 可 建 立 平 衡 方 程 得 极 限破 坏荷 载如 下 : P 。 + 2 Try ) c d Iz 十 + 2 zc ( + b ) _ 6 f , ( 2) 式 中 : 。 为 柱周 长 , -厂 为混凝 土 塑性 抗 拉强 度 ( 一 厂 , 抗拉强度折 减系数) , b为水平劈裂段 宽度 , z 为 构件有 效 厚度 , 一 ( z ), 为 冲切 锥 面 与 纵 筋 面相 交处 ( 即
22、点 a ) 到 柱 边 的距 离 。从 与屈 服 条 件 相关联 的流 动法 则 可 知 , 图 3中 、 r 及 似 粘 聚 力 c 应按 照角度 妒和 图 2中屈 服 包 络 线 上 各 点 一 一 对 应 , 即 v ( x)一 t a n 一 一 _dr ( 3 ) d 由式 ( 1 ) 知 c c ( y )一 r ( y ) + z ( y ) , 于是 冲切 抗力 成为 一个关 于 冲切破 坏锥母 线 的带终 端 函 数 的泛 函 。因实 际破 坏锥 面一 端 通 过 柱 周 边 , 相 当 于 图 中破 坏 锥母 线 左 端 固定 于坐 标 原 点 , 即有 本 质 边 界条
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 混凝土 板带平裂段曲 母线 切锥 组合 模型
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【jss****123】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【jss****123】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。