矩形螺旋箍筋对混凝土梁抗扭性能影响的研究

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1、硕士学位论文矩形螺旋箍筋对混凝土梁抗扭性能影响的研究StudyonTorsionalPropertiesofConcreteBeamReinforcedwithRectangularSpiralStirrup作者：齐高林导师：龙帮云副教授中国矿业大学二○一五年五月中图分类号TU375学校代码10290UDC624密级公开中国矿业大学硕士学位论文矩形螺旋箍筋对混凝土梁抗扭性能影响的研究ResearchonTorsionalPropertiesofConcreteBeamReinforcedwithRectangularS

2、piralStirrup作者齐高林导师龙帮云申请学位工学硕士培养单位力学与建筑工程学院学科专业结构工程研究方向新型材料与结构答辩委员会主席耿欧评阅人吴庆李果二○一五年五月论文审阅认定书研究生齐高林在规定的学习年限内，按照研究生培养方案的要求，完成了研究生课程的学习，成绩合格；在我的指导下完成本学位论文,经审阅，论文中的观点、数据、表述和结构为我所认同，论文撰写格式符合学校的相关规定，同意将本论文作为学位申请论文送专家评审。导师签字：年月日致谢本论文是在龙帮云副教授的悉心指导之下完成的。从论文的选题、方案设计、试验以及最

3、终的论文写作，每个环节都得到了龙老师的指导，为我解决了很多难题，提供了很多方法，也开阔了我的思维。龙老师一丝不苟的作风，严谨治学的态度，踏踏实实的工作精神，和蔼亲切的待人方式，为我们营造了一种良好的学习氛围。历时三载，工程经验丰富又投身于科研的龙老师不仅是我学习上的导师，还是我生活中的导师，教会了我很多专业的知识和为人处事的道理，是我们心目中的楷模。在此，谨向我尊敬的龙老师致以深深的敬意和衷心的感谢！感谢中国矿业大学力学与建筑工程学院给我提供的学习机会，同时感谢在论文选题及写作过程中给以悉心指导和宝贵建议的吕恒林教授、

4、夏军武教授、袁广林教授、耿欧教授、姬永生教授、李果副教授、范力副教授、李贤副教授、杜建民副教授、贾福萍副教授、王勇讲师、舒前进讲师等各位老师。感谢土木工程环境灾变与结构可靠性重点实验室的刘运立老师、段晓牧老师和朱威师傅在本人试验过程中提供的指导和帮助！感谢百忙之中参加论文评阅工作与答辩工作的各位老师。感谢师兄郑周，同门王宪雄、徐小君，师弟杨慧邦、谷文汉、刘志强在试验过程中的大力支持与无私帮助。感谢三年期间一直给予我帮助的同学赵泽华、梁彦烁、夏承柱等。还要感谢我的三位室友敖芃、任亚东、艾永珍在生活中对我的关怀、照顾与包容

5、，陪我走过这一段难忘的读研岁月。再次感谢他们并祝他们一切顺利！本文引用了国内外数位学者的研究文献，如果没有他们研究成果的启发，我将很难完成本篇论文，在此感谢这篇论文所涉及到的各位学者。最后，特别向我的父母、家人致谢，感谢你们一直以来对我的理解和支持，谢谢。摘要为了研究矩形螺旋箍筋混凝土梁在纯扭作用下的受力性能，以箍筋间距、箍4筋绕制形式以及混凝土强度等级为主要参数，按L9（3）正交表确定了试件的数量，设计并制作了9根矩形螺旋箍筋混凝土梁和1根普通箍筋混凝土对照梁。设计了适合本试验加载方式的装置，千斤顶对钢分配梁施加集中

6、力，钢分配梁把力分配到试件的两端，使试件发生扭转。直接测量内容包括混凝土和钢筋的应变、裂缝的宽度、试件的变形，间接测量内容包括试件的开裂扭矩和极限扭矩，记录内容包括试验现象、裂缝分布及开展情况。通过试验研究，描述了矩形螺旋箍筋混凝土梁在纯扭作用下的破坏过程和破坏形态，分析了混凝土、钢筋的应变变化及试件的扭转变形，并根据正交试验分析法讨论了三个参数对试验结果的影响。试验结果表明：矩形螺旋箍筋对试件开裂扭矩的提高作用有限，可按素混凝土构件计算公式来计算矩形螺旋箍筋混凝土梁的开裂扭矩；矩形螺旋箍筋能有效提高梁的极限扭矩和开裂

7、后的抗扭刚度，并能显著改善梁的延性性能；箍筋间距、箍筋绕制形式以及混凝土强度等级三个参数对试验结果均有显著影响，箍筋绕制方式对试验结果的影响最大，箍筋间距的影响次之，混凝土强度等级的影响最小，在合理范围内减小箍筋间距、箍筋多边绕制以及增大混凝土强度等级都能明显提高矩形螺旋箍筋混凝土梁的抗扭承载力。本文还介绍了现行中国规范、美国规范以及欧洲规范关于钢筋混凝土受扭构件的开裂扭矩与极限扭矩计算公式。对各规范中极限扭矩的计算公式以及公式中相关参数的物理意义进行了研讨。本文最后以变角空间桁架模型为理论基础，推导了矩形螺旋箍筋混凝

8、土梁抗扭承载力的计算公式。该公式由钢筋承载力部分和混凝土承载力部分组成，考虑了矩形螺旋箍筋的倾角α，提出了提高系数β来反映矩形螺旋箍筋对混凝土承载力提高的贡献。该公式使试件的计算结果与试验结果比较接近，可以较好地反映矩形螺旋箍筋混凝土梁的抗扭承载力，其物理意义较为明确，应用方便，可以作为相关规范和实际工程的参考，也可以作为进一步深