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地下梁式承台极限承载能力分析文献综述

 2020-04-25 20:19:34  

1.目的及意义

人类文明步入二十一世纪以来, 社会发展日新月异, 各种新技术、新工艺、新材料的发展和应用给人们的生产、生活环境带来了很大的变化。在建筑领域, 近年来国内外各种建筑结构形式发展迅速, 现代建筑越建越高、越建越大, 日益向着提醒复杂、功能多样的综合性方向发展, 目的在于为人们提供良好的生活环境和工作条件。由于近代建筑使用功能扩大, 所受荷载成倍增加, 因此作为主要承重和受弯构件的梁高度不断增大, 当梁构件长度和高度之比减小达到一定界限, 就形成高度较大的深受弯构件, 从概念上讲,钢筋混凝土深受弯构件系指跨度与其高度之比较小的梁。按新规范[1]规定l0/h≤5的受弯构件属于深受弯构件,此处l0为梁的计算跨度。深受弯构件因其跨度和高度相近,在荷载作用下同时兼有受压、受弯和受剪状态,受力特性与一般梁(浅梁)又显著不同。 现阶段深受弯构件由于其巨大的承载能力而得到越来越广泛的应用。其结构形式不仅在建筑工程中应用, 而且在水工、港工、铁路、公路、市政等其他土木工程范围内也被普遍采用; 具体如高层建筑的转换层梁、双支柱的肩梁、框支剪力墙的底层大梁、地下室墙壁和墙式基础梁、各类储仓或水池的侧壁等都属于深受弯构件的范畴。特别是,在城市桥梁建设中,立交桥梁跨越现有地下结构(地铁、地下通道等)变成很常见的一种工程情况,因此梁式承台应运而生,它是传统承台结构的一种变形。为跨越地下工程的需要,承台在某一方向的桩基间距远大于常规桩基间距,成为类似于短梁的一种结构体系。梁式承台结构的使用,不仅具有传统承台支撑上部结构的作用,同时承台自身也具有一定的跨越能力,部分的替代了承台顶面以上城市立交桥结构的跨径能力,大大减小了地下工程对城市立交桥跨径布置的影响,将城市立交桥与地下工程交叉建设的问题转化成梁式承台与地下工程的交叉建设问题,课题研究具有重要的实践价值。

由于钢筋混凝土深受弯构件的抗剪机理复杂,影响因素较多,抗剪理论至今仍不完善,现行规范多是半理论半经验或经验公式,尚无清晰的抗剪模型,且适用性较差,因此大多数学者对深梁的抗剪机理进行了研究。国外,Wael Kassem等[2]为估算钢筋混凝土深梁的抗剪能力,所提出的模型是基于固定角软化桁架模型,并采用了新的公式来计算作用在梁腹板上的有效横向压应力。Liu J., Mihaylov B.I.等人[3]总结了来自73个出版物的深梁模型,并着重于通过使用574个深梁测试数据库对10个最新模型进行的详细评估。研究发现,深梁的半经验支柱与平面模型(STM)和双参数运动学理论(2PKT)产生最少的散射预测。Michelini E., Bernardi P.,Cerioni R. [4] 采用不同数值方法对钢筋混凝土梁受剪承载力的失效分析。国内,郭培英[5]对比分析不同高跨比的24片梁,发现,大部分梁都没有出现弯曲破坏,而剪切破坏却很普遍,并提出建议公式。仇一颗,刘霞,林云[6] 结合目前普遍接受的压杆-拉杆模型和国内外规范,对不同的配筋方式、不同剪跨比深梁受力性能进行试验研究。钱国梁[7]分析钢筋混凝土简支深梁在不同跨高比、不同配筋率和不同腹筋的布置下的破坏特征,提出强度计算和抗裂度验算等计算公式。谢丽丽,刘立新等[8]等较详细地分析了深受弯构件力臂变化的规律, 提出了可与浅梁衔接的钢筋混凝土深受弯构件的受弯承载力计算公式。李海利[9]使用OpenSees对钢筋混凝土深受弯构件的各种抗剪理论进行比较和研究,进一步肯定了拉压杆模型理论。刘恺,郑晓鹏,刘东旭[10]介绍了钢筋混凝土深梁受剪分析计算的方法,并对各国规范的相关内容进行简要说明。刘华新,孙荣书等[11] 对钢筋混凝土深梁抗剪承载力的影响因素进行了分析。

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2. 研究的基本内容与方案

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本论文首先介绍研究的背景和意义;再查阅大量国内外相关的论文、资料,了解深受弯构件在弯矩和剪力作用下的受力性能及其分析方法(包括公式法和有限元分析法),了解不同方法的适用性、优劣性及其代表性;然后确定自己的研究方向,即采用公式法和有限元分析法对地下梁式承台的极限承载能力进行研究,主要针对其抗剪能力及其影响因素的分析,同时对比国内外规范的差异,比较其安全性;再学习有限元软件OpenSees,熟练掌握该软件,对所研究的项目进行建模、分析最后得出数据;最后通过数据整理和分析,得出结论。

目标是得出研究结论,了解深受弯构件的受力性能及其承载能力影响因素,分析地下梁式承台的极限承载能力,重点是其抗剪承载力。

本文将以下步骤进行(技术方案):

1.查阅大量文献,了解当前最新的深受弯构件研究成果,注意筛选其中关于钢筋混凝土深受弯构件极限承载能力的论文,对比分析,选取有用的资料,作出开题报告。

2.熟悉OpenSees软件的使用,掌握建模、分析、数据处理等一系列操作过程。

3.利用OpenSees软件,建立地下梁式承台的有限元分析模型。

通过得到的数据,得出最终的结论。

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