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1橫向配筋的作用混凝土結(jié)構(gòu)中的配筋有兩種:直接鋼筋和間接鋼筋。直接配筋即沿構(gòu)件軸力或主應(yīng)力方向設(shè)置的縱向鋼筋,直接承擔(dān)拉力或者壓力,鋼筋的應(yīng)力與軸力方向一致;間接配筋又稱橫向配筋,沿與壓應(yīng)力與最大主壓應(yīng)力垂直的方向設(shè)置,通過約束混凝土的橫向變形,提高軸向抗壓承載力。橫向配筋有多種,比如螺旋(圓形)箍筋、矩形箍筋、鋼管、焊接網(wǎng)片等。其主要作用是約束其內(nèi)部混凝土的橫向變形,使之處于三軸受壓應(yīng)力狀態(tài),從而提高了其強(qiáng)度和變形能力。下面就箍筋對混凝土的約束作用做以簡單分析.箍筋的作用有許多種,抗剪。除了直接承受剪力外,還間接限制了斜裂縫的開展寬度,增強(qiáng)了腹部混凝土的骨料咬合力;還約束了縱筋對混凝土保護(hù)層的撕脫,增大了鋼筋的銷栓力;同時,縱筋與腹筋形成的骨架使內(nèi)部混凝土受到約束,這也有利于抗剪;通過減小縱筋的自由長度,防止縱筋受力后壓屈,充分發(fā)揮其抗壓強(qiáng)度,同時也起到固定縱筋位置的作用;對于密排箍筋,通過約束核心區(qū)混凝土,提高了混凝土的抗壓強(qiáng)度及延性(極限變形能力);長期荷載作用下,可以承受因混凝土收縮和環(huán)境濕度變化等產(chǎn)生的橫向應(yīng)力,以防止或減少縱向裂縫;其中,通過約束核心區(qū)混凝土,提高受壓混凝土的抗壓強(qiáng)度及延性,對于地震區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)尤為重要.適當(dāng)?shù)卦黾庸拷詈透倪M(jìn)構(gòu)造形式成為提高結(jié)構(gòu)抗震性能的最簡單、經(jīng)濟(jì)和有效的措施之一。2影響箍筋約束作用的因素箍筋對約束混凝土的增強(qiáng)作用,除了受被約束混凝土自身強(qiáng)度的影響外,主要取決于它能夠施加在核心區(qū)混凝土表面的約束力的大小。約束力越大,對混凝土的增強(qiáng)就越多。約束力主要受以下幾個因素影響:?體積配箍率.體積配箍率隱含反應(yīng)了四個因素:箍筋強(qiáng)度、直徑、間距及(計(jì)算配箍方向的)核心區(qū)寬度(對于螺旋或圓形配箍的圓形截面,指核心區(qū)直徑).箍筋的強(qiáng)度和直徑直接決定了箍筋所能提供的約束力的大小,箍筋間距及核心區(qū)寬度則影響約束力在相鄰箍筋間的分布。對于矩形截面,通常兩個方向上的尺寸和配箍形式不一樣,因此提供的約束力也不一樣,所以應(yīng)分別計(jì)算兩個方向的配箍率。箍筋的構(gòu)造和形式?圓形箍筋有螺旋箍筋和單獨(dú)的圓形箍筋,矩形箍筋總體上分為簡單箍筋(綁扎或焊接)和復(fù)合箍筋.由于復(fù)合箍筋的水平彎曲變形的自由長度小于簡單箍筋,約束作用更強(qiáng),更為有利.3Mander約束混凝土本構(gòu)模型在桿系混凝土有限元分析中,應(yīng)該如何考慮箍筋對受壓構(gòu)件截面核心區(qū)混凝土的約束作用呢?直接在模型中建立箍筋的方法顯然是不經(jīng)濟(jì)的,可以通過混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€方程來反應(yīng)箍筋的作用,即采用約束混凝土本構(gòu)模型。下面主要介紹Mander等提出的約束混凝土模型,它既適用圓形箍筋,也適用矩形箍筋。如下圖所示,它基于Popovics(1973)提出的方程,適合于低應(yīng)變率(準(zhǔn)靜態(tài))和循環(huán)加載。著名的截面分析軟件XTRACT即采用此模型.適用干循環(huán)荷st的約束和無約束混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系3.1受壓區(qū)j;r撐中,f為旳束屁耀土的麴度〔構(gòu)在啟面定文入扶中,產(chǎn)為喘嘅土的縱向壓應(yīng)哦;■:1)苴:中,『和f為對應(yīng)的未約京混逢土的抗壓軽度和牲怕應(yīng)喪:可塚定歹=0.002:珂-眄氏中.總=3如山『呦帀為退屣土的切繪模呈3口規(guī)范斤藝》童隔=匚肯混屣土的剣逵欖量|對于傑護(hù)層氓屣土徴定我感力-應(yīng)喪棚垃在子>2^啟肯直垃,應(yīng)力丟期憾應(yīng)囉f處誡小拘氐”混礙土範(fàn)壓跚應(yīng)變?yōu)榭杉枷率接?jì)算、卩張二0004+1.4^/其中,比為箍?5包斷時的應(yīng)變;屮川対箍筋的體職配籬率=』£為箍飾的屈噩強(qiáng)度…?約束混凝土強(qiáng)度的確定分兩個步驟:(1)有效約束壓力與有效約束系數(shù)

在相鄰箍筋間的各個截面上,約束壓力的大小是不同的,中間截面最小,箍筋所在截面最大。為簡化計(jì)算,假設(shè)核心區(qū)混凝土表面的約束壓力均勻分布,于是通過對鋼筋和核心區(qū)混凝土的隔離體建立靜力平衡方程,可以求得此均布壓力,矩形截而:冷農(nóng)巴%氐為歳前的屈服強(qiáng)度丫耳,必.$分別腿1形雄面、走盼栽面試育向、拒冊就面y方向配箍率-亠對于有戲釣束應(yīng)力上,*真中,為有散約束荼數(shù);昭血虬冏截面隹心區(qū)浪鍛土的育散妁東面積取相鄰箍筋中間靦觥處豹麺租餵小h亠4r=4tl"^)=3心丸g箍筋中心娃起算的拄面核心匿噩漏土廚稅-■九械心區(qū)財(cái)廻騎率…(2)約束應(yīng)力比當(dāng)戒面冊兩于方向宛議釣束古相同(囲旳嵌面及丹形截而■時,廣尤丿尤二尤丿尤二2254-I.254P螢截麗兩個方向有敢釣床力不同f柜形蠱面)對.按下轟確左,|約來檢力系數(shù)WLOf,52』廉小釣束應(yīng)力累數(shù)?坊/£從矩形栽面的側(cè)向約束應(yīng)力確定約束強(qiáng)蘆至此可說瞬応絢委混灘土?xí)r強(qiáng)度£,混絕土應(yīng)力-應(yīng)燮曲線受壓區(qū)的務(wù)個看験樂裁確宦??例如,右慮一■r矩形嘗面旳瞬矗土莊子,具未的束風(fēng)槻土強(qiáng)度尤=孔胚旳,戶湖束應(yīng)力=5.f^=2.1^Fa,漁過査舉]虛註匪元可箒=1辭曲g?3血出―3.2受壓區(qū)假設(shè)拉應(yīng)力達(dá)到混凝土抗拉強(qiáng)度前,應(yīng)力一應(yīng)變曲線為一直線,超出此范圍,應(yīng)力為零。.兀=0耳他情況1苴中,癟沏昆瞬土的切線模晝*上溝混誡土的抗垃強(qiáng)度:"石柵讖?fù)敛揽v向拉應(yīng)更p4舉例至此,你一定想知道對于常見的截面及配箍形式,箍筋的提高程度到底有多大。下面一個小例子將給大家一個直觀上的認(rèn)識。柱截面信息:尺寸500X600,混凝土等級C40,縱筋12根圓22(配筋率1。521%),雙向復(fù)合箍筋圓10@100。C4O混凝土的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值、平均值分別為26.8MPa和33。3MPa,通過XTRACT可以求得約束混凝土的強(qiáng)度為40。7MPa。以下為規(guī)范模型和Mander模型對應(yīng)的應(yīng)力—應(yīng)變曲線.可以看出,考慮箍筋作用后,混凝土的強(qiáng)度和變形能力都有提高,延性得到很大改善。參考文獻(xiàn):過鎮(zhèn)海,時旭東.鋼筋混凝土原理和分析.北京:清華大學(xué)出版社。2003.Mander,J。B.,Priestley,M。J.N。,and

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