活性粉末混凝土设计方法课件.ppt

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1、活性粉末混凝土设计方法——通过全过程分析来确定活性粉末混凝土构件的设计计算方法及公式活性粉末混凝土在许多方面包括微观结构和性能方面与普通混凝土及其高强混凝土有着较大的差异。从单轴受压的应力-应变曲线可知，活性粉末混凝土在达到强度峰值前表现出较好的弹性特性，切线弹性模量和割线弹性模量比值与普通混凝土相比更加接近，峰值点应变要大于普通混凝土。强度一旦达到峰值后，应力应变曲线下降要比普通混凝土要缓和一些，延性更大一些。随着活性粉末混凝土在工程结构中的应用，需要对活性粉末混凝土的力学行为、受力特性进行分析和研究，特别需要对活性粉末混凝土的极限承载力问题进行深入的探讨。本部分结合活性粉末混凝土的

2、力学性能，对活性粉末混凝土的极限承载力进行了数值模拟全过程计算分析，并对影响极限承载力的有关参数进行分析计算，得出参数的适应范围，可供活性粉末混凝土结构的设计使用。一、基本方程1.1基本假定1.2几何（变形）条件1.3物理（本构）关系1.4力学（平衡）方程1.1基本假定构件从开始受力直至破坏，截面始终保持平面变形。大量的试验证明，在截面开列之前都符合之一变形状态。即使混凝土开裂以后，虽然在裂缝两侧的钢筋和混凝土相对滑移区内不再保持平截面变形，但是，从工程应用观点，沿构件轴线取出一段长度，其平均应变仍满足平截面变形假定。1.1基本假定钢筋和混凝土之间无滑移。构件开裂之前，钢筋和相邻混凝土

3、间无相对滑移，应变必相等；开裂后二者必有相对滑移，应变不再相等。由于粘结破坏过程为一局部现象，应力状态复杂、变化大，影响因素众多，至今的研究尚不透彻；另一方面，它对构件的整体承载力和变形的作用相对较小，当钢筋有良好的锚固构造情况下。可忽略相对滑移的影响。1.1基本假定材料本构关系可采用钢筋和混凝土材性试验所测得的应力-应变关系。但是，此应力-应变关系是在直压或拉的情况下得到的，在受弯构件中由于存在应变梯度、钢筋的约束等影响，可在实际应用中，可采用塑性修正系数的方法进行适当修正。受弯构件都有剪力作用，但剪力对一般构件的轴向和弯曲变形的影响很小，可忽略不计。1.2几何（变形）条件1.2.1

4、轴心受压构件假定钢筋与RPC粘结完好，不发生相对的滑移。1.2几何（变形）条件1.2.2受弯构件构件受弯后截面某一高度处的平均应变如图所示。图1-1截面计算图形1.2几何（变形）条件根据平截面假定距中和轴y(i)处的应变为：当y(i)>0混凝土受压；y(i)<0混凝土受拉。预应力钢筋应变：受压普通钢筋应变：受拉普通钢筋应变：1.3物理（本构）关系RPC受压应力-应变关系：1.3物理（本构）关系图1-2混凝土受压应力-应变关系1.3物理（本构）关系RPC受拉应力-应变关系：1.3物理（本构）关系图1-3混凝土受拉应力-应变关系1.3物理（本构）关系普通钢筋应力-应变关系：不考虑材料的应力

5、强化，其应力-应变关系采用理想弹塑性模型，即：1.3物理（本构）关系预应力钢筋应力-应变关系：为了反映预应力筋的力学特性，当钢筋中的应力小于弹性极限(一般取0.7)，其应力一应变关系取为直线；超过弹性极限后，应力一应变关系可用Ramberg—Osgood近似模型模拟如图1-4所示。1.3物理（本构）关系1.3物理（本构）关系图1-4预应力钢筋应力-应变关系1.4力学（平衡）方程1.4.1轴心受压构件对于轴心受压构件，取轴向力平衡：1.4力学（平衡）方程1.4.2受弯构件对于受弯构件，取轴向的力平衡和对中和轴的力矩平衡：1.4力学（平衡）方程1.5预应力的考虑方法预应力对混凝土截面全过程

6、分析的影响按照部分预应力中的消压概念考虑。如图所示，①为有效预加力Npe作用下的截面应变，称为阶段Ⅰ。②为施加一个外荷载Np2作用下的截面应变，近似认为全截面高度应变为零（即全部抵销预加力引起的应变）的应力状态。此阶段相当于截面混凝土完全消压，称为阶段Ⅱ，亦称为虚拟阶段。③阶段Ⅲ，此后，截面的应变及其相应的弯矩变化与钢筋混凝土相同。只是预应力应为应力增量，同样截面弯矩也为增量，截面抵抗弯矩应为消压弯矩与弯矩增量之和。1.5预应力的考虑方法图1-8预应力截面计算图形1.5预应力的考虑方法1.5预应力的考虑方法1.5预应力的考虑方法在此虚拟荷载作用下，混凝土应力为零，若忽略混凝土的收缩和徐

7、变的影响，则非预应力钢筋中的应力为预应力钢筋中的应变与同高度处混凝土的应变相同，即1.5预应力的考虑方法则虚拟荷载为在应力状态②，非预应力钢筋及混凝土的应力皆为零，预应力钢筋的拉力为1.5预应力的考虑方法阶段Ⅲ：在此阶段可按钢筋混凝土受弯构件的全过程分析方法进行计算分析，可得到的截面应变、应力以及弯矩等。最终，非预应力钢筋和混凝土的应变、应力即为阶段Ⅲ中分析所得；预应力钢筋的应变和应力增量分别为1.5预应力的考虑方法截面承载能力（弯矩）二、计算