钢筋混凝土梁裂缝相似性与计算方法

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1、第27卷第6期长江科学院院报Voi．27No．62010年6月JournalofYangtzeRiverScientificResearchInstituteJun．20l0文章编号：1001—5485(2020)06—0062—04钢筋混凝土梁裂缝相似性与计算方法李晓克。，管俊峰，赵顺波，黄承逵。(2．华北水利水电学院土木与交通学院，郑州450022；2．大连理工大学土木水利学院，大连216024)摘要：结合结构仿真模型试验相似理论，依据裂缝宽度计算理论与试验数据统计分析，分别推导出钢筋混凝土梁平均裂缝问距与最大裂缝宽度的相似比计算公

2、式。通过二组二维相似及1组3维相似的钢筋混凝土原型梁与模型梁实测平均裂缝间距与最大裂缝宽度的对比试验，研究了本文计算方法的适用性。实现了由模型钢筋混凝土梁的裂缝分布和宽度反演到原型梁的目的，为钢筋混凝土变态仿真模型试验设计提供了科研依据。关键词：钢筋混凝土梁；平均裂缝间距；最大裂缝宽度；相似比；变态仿真模型中图分类号：TU375．1文献标识码：A采用的试验梁尺寸还局限在截面高度h较低(h<1000mm)的范围，h较高(h≥1000mm)的模型1概述梁与其原型梁裂缝相似的对比试验未见报道。钢筋混凝土仿真模型设计需满足几何、物理、边钢筋混凝

3、土仿真模型一般都是采用三维几何尺界及由力学平衡或量纲分析导出的相似判据。基于寸是同一相似常数的正态相似模型，但有时为了突出材料均质连续和弹性性质的相似模型，可直接通过研究重点，也采用三维几何尺寸不是按同一相似比缩相似常数由模型实测结果反演原型的响应；但混凝小的变态模型。且由于一些建筑结构的特殊性，如薄土进入弹塑性阶段后，裂缝扩展引起了非线性应力壁、板、壳、膜结构等，仿真模型不可能与原型满足几应变，结构响应不仅与材料参数相关，而且与钢筋数何正态相似。因此，本文通过2组二维相似及1组三量及布置方式、结构类型密切相关，具有明显的结构维相似的钢

4、筋混凝土模型粱与原型梁的对比试验，探尺寸效应，也就不能直接通过相似常数由模型实测讨了二维正态与三维正态相似情况下钢筋混凝土裂结果反演原型弹塑性阶段的响应。Alami早期进行缝分布及其宽度的相似比的计算方法。了3组钢筋混凝土梁的试验(几何比尺分别为A=1，2，3；梁宽b=63．5～190．5mm；梁高h=76．2～2试验概况228．6mm)，钢筋直径与骨料最大粒径也按相应的相似比缩小，结果表明原型的实测平均裂缝间距一本次试验梁共10根，混凝土强度等级为C40。般小于由模型实测值经相似比A反演得到的推算第一组BC50系列与HB502、HB5

5、03系列也分别为值⋯。其他学者的试验结果表明』：满足几何相二维相似，第二组DP2系列与HB504系列为二维相似且配筋率基本相同的钢筋混凝土或预应力混凝土似，第三组HB503系列与HB504系列为三维相似。模型梁与原型梁的裂缝分布形态有一定的相似性，每组的配筋率基本一致。梁的截面尺寸和实测的材裂缝数量和宽度随着梁尺寸的减小而下降，但都没料性能列入表1。有给出模型与原型裂缝间距与宽度相似比的具体表达式。武汉大学进行了6组18根不同比尺的钢筋3平均裂缝间距相似比计算混凝土梁的试验(几何比尺A=2，2．08，3．06，3．25；b=160～52

6、0mm；=110～340mm；梁长fo=通过前期进行的裂缝宽度计算理论与试验研970～3200mm；配筋率P=0．167％)，结果表明：梁究，考虑保护层厚度、配筋和截面高度等因素的的平均裂缝间距与最大裂缝宽度相似比不等于几何平均裂缝间距计算公式：相似比A，而约等于。现有的裂缝相似问题研究=1．9c+0．O14d／p·h／a。(1)收稿日期：2009-06-07；修回日期：2009-07·10基金项目：河南省杰出青年科学基金(04120002300)；河南省高校创新人才培养工程培养对象基金(豫教高[2004]294号)作者简介：李晓克(1

7、975．)，男，河南许昌人，副教授，博士，主要从事钢筋混凝土模型试验及数值模拟的研究，(电话)13783638581(电子信箱)lixk@13CWU．edu．cn。第6期李晓克等钢筋混凝土梁裂缝相似性与计算方法63表1试验梁的截面尺寸、配筋及材料性能Table1Dimension-reinforcementandconcretemechanicspropertiesoftestedbeams表2平均裂缝间距相似比实测值~[Icrt与计算值~klcr,C的比较,Table2Comparisonofsimilituderatiosofmea

8、suredAftandcalculatedAi．，该式可直接用于原型的平均裂缝间距预测。则曲率影响减弱，裂缝的延伸都超出了纵向受拉钢筋进一步可得出模型与原型的平均裂缝间距相似比计的有效影响区，钢筋对延伸超出