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混凝土原理问题总结

发布时间:2020-03-02 01:24:50 来源:范文大全 收藏本文 下载本文 手机版

18 .钢筋混凝土构件和结构的延性怎么评估,与哪些因素有关?

答:1为了度量和比较结构或材料的延性,必须有一个明确的数值指标,一般取延性或延性比。其定义为:在保持结构或材料的基本承载能力的情况下,极限变形Du和初始屈服变形Dy的比值,即

β=Du/Dy 当广义变形D定为具体物理量时,就有相应的延性比,比如截面曲率延性比,构件或结构的挠度延性比、转角延性比等,滞回曲线,耗能能力也是度量延性的重要指标。

影响构件延性的因素有:

1纵向钢筋配筋率,试验表明,当梁纵向受拉钢筋配筋率很高时,在弯矩达到最大值时,弯矩——曲率曲线很快出现下降;当配筋率较低时,弯矩达到最大值后能保持相当长的水平段,因而大大提高了梁的延性和耗散能量的能力。理论上,当梁的纵向配筋率取为平衡配筋率时,纵向受拉钢筋屈服与压区混凝土压碎同时发生,截面延性系数为零。因此,应限制纵向受拉钢筋配筋率,保证构件具有足够的延性。混凝土受压区配置受压钢筋,可以减少相对受压区高度,改善构件延性。单筋截面的延性是随着受拉钢筋的增加而降低的,而受压区钢筋的存在则是显著提高了延性。

2 约束构件延性,在受压构件或压弯构件中配置封闭式箍筋、螺旋筋等密排横向钢筋,可以限制混凝土的横向变形,提高构件的承载力和极限变形能力,使得混凝土构件在极限荷载下具有良好延性性能。 箍筋对构件延性的贡献,取决于箍筋的形式和体积配箍率。不同形式的箍筋对核心区混凝土的约束作用时不相同的,螺旋箍筋对核心区混凝土产生均匀分布的侧向压力,使混凝土处于三向受压状态,矩形箍筋只对角隅处混凝土产生有效的约束,侧面混凝土有外凸的趋势,约束作用降低。因此配有螺旋箍筋的构件,其延性好于配有矩形箍筋的构件。

3构件的破坏类型,构件的结构的破坏由受拉钢筋引起的,常表现出良好的延性,如适筋梁、大偏心受压柱等;而破坏由混凝土拉断、剪坏和压溃控制的常表现为脆性,如素混凝土板、超尽梁、地震作用下剪切破坏的短柱等当结构中截面出现受压破坏时,塑性变形小,结构延性差;当结构中截面出现受拉破坏时,塑性变形大,结构延性好。

4 轴压比的影响,柱的轴压比是影响框架结构延性的重要因素。柱的延性随轴压比增大而减小,轴压比超过界限值将发生小偏压脆性破坏。在抗震设计中应控制柱的轴压比不超过限值,使其发生大偏压破坏并具有一定延性。

5、材料强度,分析可知,当受拉钢筋配筋率为定值时,混凝土强度增加,极限状态时的受压区高度就会减小,延性增大。提高受拉钢筋的屈服强度fy,使屈服曲率增大,而极限曲率相对减小,延性比下降。

17.在试验过程中会不会出现受弯构件先剪切破坏,然后弯曲破坏;或反过来,先弯曲再剪切。

答:若弯曲破坏,在破坏截面,形成一个塑性铰之后结构达到了极限荷载,无法继续承载,若增加荷载,结构已经变成了可变体系,不会发生剪切破坏,仅会发生刚体位移。

若先发生剪切,混凝土梁丧失了承载力,梁脆断成可变机构,不能继续承载,故不会发生弯曲破坏。

15.高强钢筋(纵向受力钢筋)为什么不能用于普通钢筋混凝土梁?

答:高强钢筋屈服点比普通钢筋高,在相同配筋率下,混凝土开裂后,拉区混凝土一部分退出工作,钢筋的拉应力突增,中和轴明显上升,由于混凝土极限拉应变较钢筋低很多,开裂后,裂缝不断扩展,随着弯矩的增加,钢筋和混凝土的应力、中和轴位置和曲率等继续稳定的增加。当中和轴不断上移时,受压区混凝土面积减少,截面的增加的弯矩由于力臂的增加而继续承担,当压区混凝土达到极限压应变时,混凝土被压酥,而受拉区钢筋未屈服。这种破坏类似于超筋破坏。 高强钢筋运用于普通混凝土中,不仅造成不经济,而且对提高梁的极限弯矩有限。

16.可否采用高强钢筋作为箍筋抗剪?

答:高强箍筋混凝土梁的剪切破坏试验表明:高强钢筋作为箍筋使用,往往会存在剪切破坏时箍筋不能屈服,强度难以有效利用和使用阶段的斜裂缝宽度难以满足规范要求等问题。

如果选取适当强度的混凝土,合理控制配箍率,不片面提高配箍率来提高混凝土梁的承载力,其斜裂缝开展情况,与普通强度箍筋混凝土梁的斜裂缝开展情况相似,可以满足结构适用性和耐久性的要求。

无腹筋梁的弯剪承载力有限,若不足以抵抗荷载产生的剪力时,设置横向箍筋是很有效的措施。从实验可知,在荷载较小时箍筋应力较低,继续增大荷载,受拉裂缝往下延伸,斜角减小,形成剪裂缝,靠近支座处则出现倾斜的腹剪裂缝,并往上、下两边延伸。当这些裂缝和箍筋相交后,箍筋应力突然增大。由抗剪机理知道,“桁架机构”包括受压悬臂混凝土(斜压杆)、受拉区钢筋(拉杆)、箍筋(拉杆),高强钢筋作为箍筋,增强竖向拉杆作用,由抗剪公式可知,抗剪承载力可以得到提高。但是斜压杆意味着混凝土的压应力,若箍筋含量较多,这种梁内由斜压杆引起的压应力,可以导致剪切破坏。所以高强钢筋作为箍筋,可以部分的提高抗剪承载力,但是配箍过多,导致弊大于利。

14.梁承受间接作用的集中荷载时,受剪承载力为什么会降低? 答:

13.设计规范中,抗剪承载力计算0.7的物理意义?

答:国内外的无腹筋简直梁实验得到极限承载力Vu随3个因素,剪跨比、混凝土抗压强度和纵向配筋率。可得到一个回归公式:

vu0.08100fcbh00.3fc

上述实验数据表达成极限承载力和单一因素剪跨比的关系,其上、下限曲线近似计算公式vu,maxfcbh0为:0.5vu,min0.12 fcbh00.3考虑到混凝土梁弯剪破坏的突然性和实验数据的离散度比较大,从设计原则上应该使弯剪的安全度超过抗弯的安全度(剪强于弯),取用承载力的下限值较可靠。同时实际工程中常遇到连续梁和梁腹加载等不利情况,宜采用更低的弯剪承载力计算式。承受均布荷载作用的无腹筋梁,实验结果显示的下限值为:

vc0.07。此式中,对于高强混凝土

fcbh0(C50-C80)梁而言,其抗剪承载力Vu的增长幅度小于抗压强度fc的增长率,而约为抗拉强度的ft成正比。为安全起见,我过设计规范取ft=0.1fc,代入上式得到:cv0.7fcbh0

因此取0.7是对混凝土抗剪承载力的储备。 12.现行规范的偏心距增大系数的合理性分析?

答:参考其他资料。有答案

10.试分析采用无明显屈服点钢筋配筋的受弯构件的界限相对受压区高度,并与普通热轧钢筋配筋构件比较。 答:无明显屈服点钢筋配筋受弯构件的相对界限受压区高度ξb。

对于碳素钢丝、钢绞线、热处理钢筋以及冷轧带肋钢筋等无明显屈服点的钢筋,取对应于残余应变为0.2%时的应力σ0.2作为条件屈服点,并以此作为这类钢筋的抗拉强度设计值。对应于条件屈服点σ0.2时的钢筋应变为(图4-15):

图4-15 无明显屈服点钢筋的应力—应变曲线

(4-13) 式中 fy——无明显屈服点钢筋的抗拉强度设计值;

Es——无明显屈服点钢筋的弹性模量。

配设这类钢筋的构件,当受拉钢筋达到名义屈服强度时,截面的曲率和中和轴,以及裂缝的变化都不出现明显的转折。此后,随弯矩的增加,钢筋应力仍继续提高,直到压区混凝土达到极限状态时构件有最大承载力,此时钢筋的极限应力比大于f0.2。

根据截面平面变形等假设,可以求得无明显屈服点钢筋受弯构件相对界限受压区高度ξb的计算公式为:

有明显屈服点钢筋配筋的受弯构件破坏时,受拉钢筋的应变等于钢筋的抗拉强度设计值fy与钢筋弹性量Es之比值,即ξs=fy/Es ,由受压区边缘混凝土的应变为ξcu与受拉钢筋应变ξs的几何关系(图4-14)。可推得其相对界限受压区高度ξb的计算公式为

通过上面两式比较可以看出:硬钢(无明显屈服点)相对受压区高度,分母项比软钢多了一项,即硬钢求出的结果偏低。相对界限受压区高度作为确定最大配筋率的决定因素,防止超筋破坏,所以使用硬钢时

9.采用规范的等效矩形应力分布计算构件的正截面承载力,什么情况下偏与不安全?

答:要求实际应力图形的压力合力与等效应力图形的压力合力具有相同的大小和作用线。对于矩形受压区中的等效矩形应力图形所建议的参数值严格来说不适用于混凝土截面受压区不是矩形的构件。例如中性轴通过肋部的T形和倒L形梁以及承受双向弯矩的梁和柱。这是因为等效矩形应力图形的平均应力和高度对于各种形状的受压区将是不同,而且在最大弯矩时边缘纤维混凝土的应变也将是不同的。

进一步的研究表明,除非截面严重超筋,采用对矩形受压区得到的应力图形参数和边缘纤维应变还是能相当准确的估计出受压区不是矩形的梁的抗弯强度的,因为力臂和内力均未明显受到影响。而对于具有非矩形受压区得柱,采用基于矩形受压区得参数却无法获得能够接受的准确性。这是因为压力更大一些,而且混凝土压应力的分布对截面抗弯强度有更加明显的影响。所以,为矩形受压区导出的参数在梁的设计中将能得出足够的准确性,但用于具有非矩形受压区得柱子时则应谨慎。

8平截面假定在正截面承载力计算中有何作用?如果结构应变分布不符合平截面假定(例如,深受弯构件),怎样建立承载力计算公式?

答:即贝努力法则,它的含义是截面上各点的混凝土和钢筋的纵向应变与该点到中和轴的距离成正比。大量实验表明,只要混凝土和钢筋之间保持着良好的粘结,则在直到弯曲破坏为止的各个加载阶段中,这项假定都是很接近于正确的。在受压区,这个假定是肯定正确的,在受拉区,出现裂缝意味着混凝土与钢筋之间有滑移,这也就是这个假定不完全适用的原因。从正截面承载能力计算推导过程可以看出,应力应变曲线等效和界限受压区高度确定都运用了平截面假定。因此平截面假定是后续简化计算的基础。

深受弯构件计算模式的确定:

深受弯构件受力特点:

7.钢筋包兴格效应对构件承载力的影响怎样评估? 答:

6.混凝土的徐变和收缩在什么情况下会影响混凝土结构的承载力? 答:

5.结构设计中,塑性极限分析方法与弹性分析方法的区别,采用哪种方法更加安全。

答:线弹性设计偏于保守,塑性设计偏于经济!

假定应力与应变之间的关系遵循胡克定理,结构的位移与荷载成线性关系,荷载完全卸载后,结构将恢复到原来的形状而无任何残余变形。基于上述假定的计算,称为弹性分析。与此相应的结构设计方法是许用应力法:根据弹性分析的结果,找出各危险截面上的最大正应力,要求此最大正应力部超过材料的许用应力。

上述设计方法是不够完善的,其最大的缺陷在于以个别危险截面上的最大应力作为衡量整个结构承载能力的尺度。事实上在一般结构的,特别是在超静定结构中,虽然最危险截面上的最大应力已达到弹性极限值,但考虑到材料的塑性,整个结构仍能继续承受荷载而不破坏。因此,这种许用应力的设计方法不能正确的反应整个结构的强度储备,是不够经济的。

4.受拉混凝土应力-应变曲线下降段的物理意义?

答:受拉曲线的包络面积,是混凝土抗震消能的一个重要指标,下降段得说明了混凝土在达到应力峰值后,开始开裂破坏,直至完全拉断,这一过程混凝土可以消耗能力,对于抗震设计有积极的意义。

从承载力的角度来说,混凝土受拉破坏,裂缝开展后仍有部分承载力、

3.单轴受压应力-应变曲线与实验条件的关系? 答:应力-应变全曲线与实验条件关系密切 1.试件尺寸大小的影响

尺寸效应对测量破坏强度影响可以简单的归结为,尺寸愈小,实测破坏强度越大。

2a.试件端部支撑情况:当端部嵌固时,由于端部受到较强的约束作用,曲线过峰点后,下降更为缓慢;而端部橡胶时,与嵌固正好相反,下降段更陡些; b.试件的高厚比,砼的棱柱体抗压强度随试件高厚比的增大而下降,但高厚比>2时,强度值已变化不大 c.试验机的刚度不够——当砼过了峰点之后,砼将直接破坏,无法测得下降段;d.水灰比——水灰比愈大,砼的抗压强度愈小,曲线峰值降低,但在最有水灰比获得最大强度后,继续减小水灰比,强度反而会降低;e.空气含量——水灰比不变时,空气含量每增加1%,抗压强度约降低4%-5%左右;f.水泥用量—— 3.加载速率

4.g.龄期——

5.

2 已知混凝土受到压应力和剪应力,可否判断混凝土的破坏形态?

答:对于受力物体内一点处的应力状态,最普遍的情况是所取单元体三队平面上都有正应力和剪应力。如图

这种单元所代表的应力状态,称为一般的空间应力状态。

根据剪应力互等定理,独立的应力分量只有6个。已知压应力(正应力)和剪应力,可以按计算出该单元体得三个主应力和最大剪应力。那么根据以往的实验研究,单轴,二轴,三轴应力状态下,对应拉断、柱状压坏、片状劈裂、挤压流动,均有对应的主应力状态,根据这个经验可以大致确定破坏形态。

1、混凝土双向、三向受力的破坏形态?

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