混凝土受弯构件正截面承载力影响因素分析.doc

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混凝土受弯构件正截面承载力影响因素分析
摘要:本文将以单筋矩形截面梁为例，并以正截面承栽力计算的根本假定为前提分析。比拟标准采用的应力～应变曲线，美国E．Hognestad建议的应力一应变曲线以及德国Rusch建议的模型，推土的应力-应变曲线有关；α、β通常的取值为：通常当混凝土强度等级不超过 C50 时,，，当混凝土强度等级为 C80 时, ，β取为 0 74, 其间按线性内插法确定。本文中直接按照公式计算出α、β。
混凝土受压区高度按下式确定：
为保证为适筋破坏，受压区高度x还应满足：。
根据美国E．Hognestad建议的本构关系推导
图4 美国E．Hognestad建议的本构曲线
式中：
ε0为混凝土压应力刚到达fc时的混凝土压应变；
εcu为正截面的混凝土极限压应变；
fc’为圆柱体轴心抗压强度；
εc为受压区混凝土压应变；
公式推导前提假定与标准一样，推到方法也一样，可得：
同样进展等效矩形简化，与标准一样，简化前后应保证合力大小及作用点一样，即应满足：
将上面计算的代入上式，
并令：
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可得：
根据Rusch建议的本构模型推导
Rusch建议的应力应变曲线由一条上升的抛物线和一条水平直线构成，如图5所示。
图5 Rusch建议的本构曲线
当时〔上升段〕，
当时〔水平段〕，；
式中：。
同标准，得
同样进展等效矩形简化，与标准一样，简化前后应保证合力大小及作用点一样，即应满足：
将上面计算的代入上式，
并令：
同样可得：
4、正截面承载力影响因素
影响受弯构件正截面承载力的影响因素主要有：混凝土本构模型、混凝土极限压应变εcu、混凝土抗压强度fc、截面配筋率ρ、纵向钢筋强度fy、截面高度h、截面宽度b。采用单因素分析法，仅改变一个变量，计算正截面承载力的变化大小，判断该因素对正截面承载力的影响。
本构模型的影响
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不同本构模型下，混凝土强度等级取小于C50〔即n=2〕，可比拟推导出的结果，通过Excel计算将结果列于表1。
表1 三种方法推导结果比拟
模型
A
B
C
C/C1
标准
2456



1
E．Hognestad





Rusch

三种混凝土应力-应变模型对单筋梁正截面受弯承载力的影响很小，误差只有3%~4%，导出的正截面承载力计算公式的形式一样。只是关于和的系数A 、B、α、β不同。理论上，Hognestad提出的应力-应变模型更符合混凝土在荷载作用下的力学行为，但是因为其积分相对复杂，而对结果的影响不是很大，所以我国标准中采用的应力-应变曲线在下降段为一水平直线，按照****惯，我们采用标准中的曲线。
混凝土极限压应变的影响
假定：梁的截面尺寸宽度b为300mm，高h为600mm，钢筋为4根HRB335直径18mm，As为，，混凝土采用C30，，，n取2，混凝土保护层厚度as取35mm。
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现在只改变的值，,004之间变换，。再根据3中标准式计算A，B，，，x的值，从而计算出不同对应的M值的大小，观察其变化。弯矩计算结果列于表2。
假设混凝土采用C35、C40，值变化规律不变，其他条件也不改变，观察变化，列于表3。并将曲线绘于图6。
表2 C30时不同下最大弯矩值
弯矩
表3 C35及C40时不同下最大弯矩值
C35弯矩
163
163
163
C40弯矩
164
图6 极限压应变的影响
从计算结果可以看出混凝土极限压应变对抗弯强度影响甚小，%不到，所以通过提高来提高抗弯强度是不科学的。
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混凝土抗压强度的影响
假定：，混凝土抗压强度为变量，。混凝土强度等级取从C15到C80，注意在混凝土强度等级时，n=2，当时，按式
计算系数n。将计算结果列于表4。
假设取截面宽度为350mm