[发明专利]预测钢-混凝土-钢组合深梁抗剪承载力的方法

说明书

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，尤其涉及一种比现有规范更合理准确评估曲线型组合深梁的抗剪承载力方法。

背景技术

《混凝土结构设计规范》(GB 50010)规定，跨度与高度之比λ＝l/h≤2.0的简支梁和λ＝l/h≤2.5的连续梁为深梁。深梁结构内部体系受力复杂，导致较多种破坏模式。钢筋混凝土深梁一般受剪机理为斜截面受压破坏，箍筋屈服。《混凝土结构设计规范》规定的受剪承载力确定方法属于半经验半实验方法，承载力简单分为混凝土和钢筋(受拉钢筋和受剪钢筋)的贡献。

钢-混凝土-钢组合深梁结构是相对新型的结构体系，钢板分别外置于梁体底部和顶部，钢板之间内充混凝土，其是具有承载力高和高延性的新型结构。混凝土与钢板之间粘结作用通常采用焊接栓钉，角钢等连接件连接来确保两种材料共同工作。在荷载作用下，底钢板受拉，顶钢板受压。目前对于组合深梁受剪计算更多是套用钢筋混凝土深梁抗剪评估方法，如采用Eurocode 2钢筋混凝土梁抗剪评估方法。但是，组合深梁和钢筋混凝土深梁破坏机理不尽相同，因此完全套用现有规范方法是不合理。而且特别对于设计曲线形的组合深梁(钢-混凝土-钢组合拱)，忽略了其拱效应，是不合理的。组合深梁(λ≤2)在极限状态下，临界斜裂缝沿着支座(或反弯点)和加载点开展。裂缝开展后，位于混凝土斜压杆下端钢板应变迅速增大，甚至超过跨中钢板应变，达到屈服，斜压杆局部产生较大变形。紧接着，混凝土斜压杆压溃。而传统钢筋混凝土深梁没有类似破坏机理。

目前国内外设计规范的对抗剪承载力采用半经验半实验的评估方法，简单分成混凝土抗剪贡献和钢筋(或钢材)的抗剪贡献，在很多设计实例中过于保守。例如，欧洲混凝土设计规范Eurocode 2和中国《混凝土结构设计规范》(GB 50010)条文中，梁的抗剪承载力确定方法分别满足以下方程

Eurocode 2：

V_Rd＝V_Rd,s+V_Rd,c  (1)

V_Rd,c＝[C_Rd,ck(100ρ₁f_ck)^1/3]b_wd≥v_minb_wd  (2)

VRd,s=Aswszfywdcotθ---(3)]]>

式中各个参数按照Eurocode 2取用，C_Rd,c＝0.18/γ_c，γ_c为混凝土材料安全系数；ρ₁＝(A_sb/bh)≤0.02；f_ck为混凝土圆柱体抗压强度；A_sw为抗剪截面面积；f_ywd为箍筋抗剪屈服强度；s为箍筋间距；z为受弯内力臂；θ为混凝土斜压杆与梁轴线夹角，取1≤cotθ≤2.5。

《混凝土结构设计规范》(GB 50010)：