混凝土原理与设计08约束混凝土

1、第第8章章 约束混凝土约束混凝土8.1 螺旋箍筋柱螺旋箍筋柱8.1.1 受力机理和破坏过程受力机理和破坏过程ssdcordcor40 s 80和和dcor/5Nce e荷载不荷载不大时螺大时螺旋箍柱旋箍柱和普通和普通箍柱的箍柱的性能几性能几乎相同乎相同保护层剥保护层剥落使柱的落使柱的承载力降承载力降低低螺旋箍筋螺旋箍筋的约束使的约束使柱的承载柱的承载力提高力提高NcNcdcor rfyvAss1fyvAss1普通钢筋普通钢筋混凝土柱混凝土柱素混凝土柱素混凝土柱e ep螺旋箍筋螺旋箍筋钢筋混凝钢筋混凝土柱土柱e ep2 1010-3 承载力的提高，特别是变形承载力的提高，特别是变形性能的提高更为

2、显著。性能的提高更为显著。8.1.1 受力机理和破坏过程受力机理和破坏过程Nce e保护层剥保护层剥落使柱的落使柱的承载力降承载力降低低螺旋箍筋螺旋箍筋的约束使的约束使柱的承载柱的承载力提高力提高普通钢筋普通钢筋混凝土柱混凝土柱素混凝土柱素混凝土柱e ep螺旋箍筋螺旋箍筋钢筋混凝钢筋混凝土柱土柱e ep2 1010-38.1.2 极限承载力极限承载力 极限承载力有极限承载力有两个控制值。两个控制值。 1. 纵筋屈服，混凝纵筋屈服，混凝 土达土达 fc ，忽略箍，忽略箍 筋作用筋作用N1 = fc Ac + fy As 2. 箍筋屈服，混凝土达箍筋屈服，混凝土达 fcc，纵筋屈服，纵筋屈服N2

3、= fcc Acor + fy As dcor rfyvAss1fyvAss1 若近似取若近似取fcc = fc +4 r vyvcorcorssyvcorssyvrfsddAfsdAf214422211横向箍筋横向箍筋的体积配的体积配箍率箍率 令配箍特征值：令配箍特征值：yvvvcff于是：于是： N2 =(1+2 v) fc Acor+ fy As = fc Acor+ 2fyv v Acor + fy As 显然，在相同的体积配筋下，箍筋比纵向钢筋的承载效率高显然，在相同的体积配筋下，箍筋比纵向钢筋的承载效率高出一倍。根据对试验结果分析，实测为出一倍。根据对试验结果分析，实测为1.72.

4、9，平均约为，平均约为2.0。3. 极限承载力分析极限承载力分析(1). 极限承载力极限承载力 N2 只适用于短柱（只适用于短柱（H/d 12）；）；(2). 欲使欲使 N2 N1 ，即，即2ccorvcorAAA(3). 若若 N2 N1 太多，使用荷载下钢筋保护层会开裂，甚至太多，使用荷载下钢筋保护层会开裂，甚至 剥落，不符合设计要求；一般限制剥落，不符合设计要求；一般限制 N2 1.5 N1Nce ee epe ep2 1010-3N2N1我国规范取：我国规范取： v Acor 0.25 As美国规范取：美国规范取：0.452ccorcvcoryAAfAf8.2.1 受力破坏过程受力破坏

5、过程8.2 矩形箍筋柱矩形箍筋柱14e e / / 10-326410812 / / MPa40302010 v = 0.1450.0770.0e e / / 10-31030204050 / / MPa40302010 v=0.00.320.17普通箍筋普通箍筋复合箍筋复合箍筋1. 当当 t 0.36时，应力应变曲线时，应力应变曲线上升段斜率反而降低，原因是上升段斜率反而降低，原因是密布箍筋影响了混凝土的浇捣密布箍筋影响了混凝土的浇捣质量及箍筋两侧混凝土的结合。质量及箍筋两侧混凝土的结合。约束混凝土到达峰值应力前，约束混凝土到达峰值应力前，箍筋已屈服；箍筋已屈服；其混凝土强度可其混凝土强度可

6、提高提高1倍，峰值应变可提高倍，峰值应变可提高10倍倍以上。以上。8.2.2 箍筋的作用机理及影响因素箍筋的作用机理及影响因素1231强约束区，混凝土处于三强约束区，混凝土处于三轴受压应力状态轴受压应力状态2弱约束区，混凝土处于两弱约束区，混凝土处于两轴受压应力状态轴受压应力状态无约束区，混凝土处于单无约束区，混凝土处于单轴受压应力状态轴受压应力状态31. 箍筋的作用机理箍筋的作用机理2. 主要影响因素主要影响因素(1). 配箍特值配箍特值 v0.320.2 ve epc /e ep0.60.81.00.41.05.01015200vcccff5 . 00 . 1vcccff9 . 155.

7、00.2 vfcc /fc0.60.81.00.40.51.01.52.02.500.32vppcee252 . 6vppcee5 . 20 . 1约束混凝土极限强度和箍筋屈服同时到达的界限约束混凝土极限强度和箍筋屈服同时到达的界限 约为约为 v3.2(2). 箍筋间距箍筋间距(s)：当：当s(11.5)b时，约束甚微；当时，约束甚微；当s0.05fc fcc=(1.125+2.5 2) fce ecc=(fcc / fc)2 2 10-3e ecu=0.2 2 / fc +3.510-35. 过过-张模型张模型e o fcce pc全曲线模型，参数详表全曲线模型，参数详表8-18.3 钢管混

8、凝土钢管混凝土8.3.1 受力特点和机理受力特点和机理 参数套箍强化指标与螺旋箍筋的配箍特征值有相同的参数套箍强化指标与螺旋箍筋的配箍特征值有相同的物理意义。物理意义。4yyysvvcccccfftfAAffd f4vctd一般情况下工程中：一般情况下工程中： v=0.040.20， v=0.24.0e e /10-3N/Nu0.30.51.0A0.60.825B1.020120CBCDttdc t t r t z z t r t zfyfyfyfyCBADC t zfyfyfyfyBAe e /10-3N/Nu0.30.51.0A0.60.825B1.020120CD8.3.2 极限强度分析

9、极限强度分析Nu = fcc Ac + zp As (1) (2)代入代入(1) 得得 Nu=f ( tp) 求极值求极值 fcc = fc +4 r tp2 + zp2 +( tp- zp)2=2fy2 (2)0utpdNd tp= fy , fcc = fc (1+2 v ) , zp=0 Nu = fc (1+2 v) AcC8.4.1 受力特点和机理受力特点和机理8.4 局部受压局部受压1. 局部受压位置及配筋方式局部受压位置及配筋方式Ab= AlAb= Alabb bAlAbbb bAbAlabbbabbbbAbAlAlAba a a方格网方格网Flu螺旋式螺旋式Flu2. 受力特点及破坏机理受力特点及破坏机理2a2bAA对核芯区对核芯区混凝土有混凝土有约束作用约束作用试件宽度试件宽度的一半的一半AA zAA0.51.0b压压拉拉 x = y3. 局部受压强度及破坏形态局部受压强度及破坏形态Ab/Al 30 压碎失稳压碎失稳d d /mm / MPa0.20.60.81.00.40200160120804064Ab/Al=432168.4.2 强度值计算强度值计算1. CEB-FIP MC90 模型模型针对针对3种可能的破坏形态分别进行验算