小剪跨比鋼筋混凝土牛腿非線性有限元分析.pdf

1、鋼筋混凝土牛腿是房屋建筑結(jié)構(gòu)極為重要的組成部分，在水工中的應(yīng)用越來越廣，但是對于小剪跨比鋼筋混凝土牛腿還存在著諸多問題。我國混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(GB50010-2002)計算牛腿公式規(guī)定當(dāng)剪跨比小于0.3按0.3進(jìn)行配筋計算，導(dǎo)致牛腿配筋過多、施工困難的現(xiàn)象，因此有必要對小剪跨比牛腿承載性能進(jìn)行研究。 本文結(jié)合科研項目《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》修訂專題子題《獨立牛腿配筋計算技術(shù)研究》分析已完成的4個不同剪跨比鋼筋混凝土牛腿在豎向

2、荷載作用下的模型試驗的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步利用有限元法，建立12個鋼筋混凝土牛腿模型進(jìn)行非線性有限元分析，研究了牛腿混凝土和鋼筋應(yīng)力分布、傳力機(jī)理、破壞形態(tài)等，隨后調(diào)整混凝土強(qiáng)度、縱筋配筋率以及配箍率等有關(guān)參數(shù)為該結(jié)構(gòu)形式的工程應(yīng)用提供有益的理論依據(jù)。本文主要成果如下： (1)對剪跨比為0.3、0.2、0.1及0工況下鋼筋混凝土牛腿和不同強(qiáng)度等級下素混凝土牛腿進(jìn)行加載試驗，并對試驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。結(jié)果表明，剪跨比是影響牛腿承載能力

3、的主要影響因素，增大混凝土強(qiáng)度可以提高牛腿承載能力。 (2)通過建立4個不同剪跨比鋼筋混凝土牛腿模型進(jìn)行有限元分析并結(jié)合試驗進(jìn)行對比分析，結(jié)果表明，有限元分析與試驗比較符合。 (3)通過對8個鋼筋混凝土牛腿模型的極限承載力、鋼筋的荷載-應(yīng)變曲線、混凝土和鋼筋應(yīng)力分布的分析得出：當(dāng)配筋率較小時，配筋率對承載能力的影響較大；當(dāng)配筋率增加到一定程度后，配筋率對承載能力的貢獻(xiàn)就不大了；隨著牛腿配箍率的增大，牛腿的極限承載力也有所