约束混凝土轴心抗压强度计算方法.pdf

2012年第7期(总第273期)
滉凝
理论研究
Number 7 in 20 12(Total No 273)
Concrete
THEORETICAL RESEARCH
doi:10.3969iss.1002-3550.2012.07,03
约束泥凝土轴心抗压强度计算方法
宋佳,李振宝,杜修力
(北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点实验室,北京100124)
摘要:根据约東效果等效的原则,将方形套箍约柬转化为圆形钢管约束,并根据约東混凝土的泊松效应求出了与试件极限承载力对
应的钢管环向应力以及混凝土所受约束应力。在确定了约束混凝土轴压强度计算式的基本数学表达形式之后,按混凝土抗压强度和钢筋
抗拉屈服强度的不同对大量方形截面轴压混凝土试件进行分类,并通过回归分析得到了与不同类约東混凝土相对应的公式参数。最后,将本
方法所提公式的计算误差与其他4种约束模型进行比较。结果表明:本方法公式具有较高的计算精度。
关键词:约束混凝土;轴压强度;泊松效应;试件分类;回归分析
中图分类号:TU528.01文献标志码:A文章编号:1002-3550(2012)07-0010-03
Calculation method for ultimate strength of reinforcement confined concrete under axial loadin
SONGJIA. LI Zhen-bao DU Xiu-li
(Beijing Key Lab of Earthquake Engineering and Structural Retrofit, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China)
Abstract: The square ties confinement into the circular steel confinement base on the principle of the similar confinement effect were
transformed, and the circular stress of steel pipe and the confined stress which is corresponding with the ultimate strength of the specimen wa
calcula e accordin o the Poison ee of the con e ee After ning the basic math express n fomm of formula for confined concrete
strength, a large number of axial compressed specimens with square se ion were lsified in terms of the compressive strength of concrete and the
yield ngth of ts pm a nn w o e ss of r on anal s F nl, this fommula was compared with
the alain m o m t er fo mdels m the mor anal s result aclusion was mae ha it is with more accuracy
Key words: confined concrete axial strength; poisson effect; specimens classification re ression analysis
0引言
自从1903年 Considere第一个指出螺旋籀筋能有效约束白
轴压混凝土柱以来,人们对约束混凝土的研究和使用已有100多
年的历史。在此期间,混凝土和钢筋的强度都经历了由中、低强
度向高强度发展的过程,此发展势头至今依然延续。与中、低强
度混凝土相比,高强混凝土的均质性好、硬度高,在轴压作用下
的横向膨胀能力较差,此特性削弱了箍筋的约柬效果。而在同
图1面转换示意图
等用钢量的条件下,高强箍筋的强度发挥较普通钢筋又具有滞供均匀约東。为了使上述问题得到简化,将方箍转化为圆箍。
后性。不同力学性能的材料相互瓜配制成的约東混凝土构件,
对于承受轴向压力的钢筋混凝土柱而言,混凝土的抗压能
其整体力学性能将有很大差异。因此,有必要对由不同强度等力是柱承载力的最重要组成部分。因此,首先令方形截面面积与
级的材料制备的箍筋约東混凝土进行分类研究。本试验以混凝圆形截面面积相等,即:82-mR2,则圆箍直径为R=B/VT,B代
土抗压强度和箍筋抗拉屈服强度为分类指标,对以往试验中的表方箍边长,R代表圆箍直径。按照面积配箍率相等的原则,有
206根方形截面的箍筋约東混凝土轴压短柱重新进行分类,并P=ABs=9=2s/Rs=2なs/Rs代表箍筋间距,可知钢管厚度=
针对不同的分类提出了相应的约束混凝土强度计算公式。
A3(2Vrs)。考虑到圆钢管对核心区域混凝土产生均匀约東,
1强度公式的建立
其约束效果要好于方箍,因此需对钢管厚度t进行折减,此处令
折减系数为K。系数K由 Sheikh叫提出的“有效约束系数K。”来
当配置方形(矩形)套箍的混凝土试件承受轴向压力时,受表征,KーK。方套/K。風钢,方箍试件所对应的K。表达式见式(1),
约束混凝土的横向膨胀变形表现出很强的局部性,这使混凝土p为纵筋配觞率。圆钢管在试件截面方向和轴线方向均可对其
中的约束应力分布变得非常复杂(图1)。圆形钢管不论是在试内部混凝土提供良好约束,没有明显的“弱约束区”,可认为其
件横截面方向,还是在试件轴线方向,均可向核心区混凝土提有效约東系数K。圆編管=1/(1-ps)。折减系数K以及折减后的钢
收稿日期:2012-01-05
基金项目:国家自然科学基金重点项目(50838001);国家自然科学基金面上项目(51078011)
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