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混凝土结构原理4.1螺旋箍筋约束混凝土VIP免费

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第4章约束混凝土4.1螺旋箍筋约束混凝土1.约束机理(1)工作机理�混凝土纵向应变小于素混凝土受压峰值应变前,箍筋应力很小,约束效果不明显,应力-应变曲线和普通配筋钢筋混凝土柱区别不大;�当纵向应变接近素混凝土受压峰值应变时,保护层混凝土开始压裂、剥落,受压应力-应变曲线出现第一次峰值;�随着外围混凝土的退出工作,截面受力出现少许下降;�进一步增加压力,核心区混凝土应力增加,泊松比急剧加大、膨胀明显,箍筋拉应力增加,对核心区混凝土产生约束;�由于外围箍筋的约束,核心混凝土的峰值应变同时增加,构件出现明显的屈服平台;�随着约束效应的提高,核心区混凝土的抗压强度得到提高,截面的抗压承载力开始增加;�随着纵向应变的增加,箍筋开始屈服,核心混凝土应力尚未达到其三轴抗压强度,混凝土纵向应力可以继续增加;�随着箍筋屈服甚至拉断,混凝土达到(常规)三轴抗压强度,受压应力-应变曲线出现第二次峰值;�破坏时,纵向应变可达10×10-3,外围混凝土基本剥落、核心混凝土出现挤压流动破坏,柱子出现局部鼓凸,箍筋对截面承载力的贡献大致相当于折算纵筋的1.7~2.9倍。(2)约束参数约束混凝土的性能主要取决于横向钢筋的特征:体积配箍率:corstcorstcorcorstcorcsttsdAdsAdsAAdVV442====πππρ体积强度比、约束指标、配箍特征值、套箍指标:cyttcorcstytccstyttffsdfAfVfVfρλ===42.约束效应分析(1)径向应力分析�基本假定由于混凝土的受压膨胀,螺旋箍筋受拉屈服ytstf=σ�混凝土径向压力箍筋间距s范围内的箍筋总拉力(周向或切向拉力)为,核心区混凝土的围压(径压)为stytAf2rσ。平衡方程:stytrAfrds2sin0=∫θθσπ径向应力:srAfdsrAfstytstytr22sin20==∫θθσπctcorstytrfsdAfλσ212==(2)混凝土纵向抗压强度混凝土的轴向抗压强度采用Richart强度近似公式:()ctctccorstytcrcccfffsdAffffλλσ21284,+=+=+=+=3.截面轴心受压承载力(1)混凝土纵向应变达到素混凝土峰值压应变1N�基本假定和条件混凝土应力达到单轴抗压强度ccf=σ纵筋屈服ysf=σ箍筋应力很小,约束效应忽略不计0=rσ�受压承载力syccAfAfN+=1(2)混凝土纵向应变达到约束混凝土极限应变2N�基本假定和条件纵筋屈服ysf=σ箍筋屈服,ytstf=σ,约束应力最大ctrfλσ21=混凝土应力达到三轴抗压强度()ctccffλ21,+=�受压承载力()sycorstytcorcsycorctcorcsycorctsycorccAfAfAfAfAfAfAfAfAfAfN++=++=++=+=ρλλ2221,2�关于钢筋对截面承载力贡献的讨论近似理论值(假定rcccffσ4,+=):sysAfN=corstytstAfNρ2=sstyytsstcoryytsycorcorstytsycorstytsstVVffsAAdffAfdsdAfAfAfNN⋅=××===2244222ππρ相同用量钢筋,箍筋对轴向承载力的贡献是纵筋的2倍。试验值:1.7~2.94.界限配筋率(1)最小配筋率�目的与意义当截面尺寸较小(保护层一定,比如30mm,核心区混凝土面积相对较小)、且螺旋箍筋配置较少时,可能出现按约束混凝土(只考虑核心区面积)强度计算的截面承载力小于按单轴混凝土(考虑全截面面积)强度计算的截面承载力。�确定条件12NN≥�最小配筋syccsycorstytcorcAfAfNAfAfAfN+=≥++=122ρ有:syccsycorstytcorcAfAfAfAfAf+≥++ρ2即:()ytccorcytccorcorcststffAAffAAA⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−=×−×=≥12121min,ρρ或:⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−=≥121min,corcttAAλλ(2)最大配筋率�目的和意义当螺旋箍筋配置较大时,可能出现截面承载力过高,在使用荷载下,纵向应变过大,外围混凝土出现很多纵向裂缝、甚至剥落,影响正常使用功能。�确定条件(中国混凝土02规范)125.1NN≤�最大配筋率()syccsycorstytcorcAfAfNAfAfAfN+=≤++=5.15.1212ρ有:()syccsycorstytcorcAfAfAfAfAf+≤++5.12ρ即:()corsytycorcytccorytsycorccststAAffAAffAfAfAAf412341423max,+⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−=+−=≤ρρ或:()corscycorccorcsycorccttAAffAAAfAfAAf412341423max,+⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−=+−=≤λλ5.适用条件(1)失稳时,混凝土截面出现拉应力,箍筋约束作用降低,应避免长柱失稳的出现。当考虑螺旋箍筋约束效应计算构件的承载力时,构件长细比要求:120≤dl(2)为了保证螺旋箍筋的约束效应,箍筋的最小配筋量应满足中国规范:scorstAA41≥ρ,即4442sstcorcorcorstAsAddsdA>=×ππ。美国规范:yccorcttffAA⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−=≥145.0min,λλ(3)为了保证螺旋箍筋之间混凝土的有效约束,箍筋间距不能过大mmsmm8040≤≤,5cords≤

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