混凝土結(jié)構(gòu)原理4.1螺旋箍筋約束混凝土

1、第4章約束混凝土4.1螺旋箍筋約束混凝土1 約束機理(1) 工作機理混凝土縱向應(yīng)變小于素混凝土受壓峰值應(yīng)變前，箍筋應(yīng)力很小，約束效果 不明顯,應(yīng)力-應(yīng)變曲線和普通配筋鋼筋混凝土柱區(qū)別不大 ； 當(dāng)縱向應(yīng)變接近素混凝土受壓峰值應(yīng)變時，保護層混凝土開始壓裂、剝 落，受壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線出現(xiàn)第一次峰值；隨著外圍混凝土的退出工作，截面受力出現(xiàn)少許下降；進一步增加壓力，核心區(qū)混凝土應(yīng)力增加，泊松比急劇加大、膨脹明顯, 箍筋拉應(yīng)力增加，對核心區(qū)混凝土產(chǎn)生約束；由于外圍箍筋的約束，核心混凝土的峰值應(yīng)變同時增加，構(gòu)件出現(xiàn)明顯 的屈服平臺；隨著約束效應(yīng)的提高，核心區(qū)混凝土的抗壓強度得到提高，截面的抗壓 承載力開始增

2、加；隨著縱向應(yīng)變的增加，箍筋開始屈服，核心混凝土應(yīng)力尚未達到其三軸 抗壓強度，混凝土縱向應(yīng)力可以繼續(xù)增加；隨著箍筋屈服甚至拉斷，混凝土達到(常規(guī))三軸抗壓強度，受壓應(yīng)力- 應(yīng)變曲線出現(xiàn)第二次峰值；破壞時,縱向應(yīng)變可達10X 10_3,外圍混凝土基本剝落、核心混凝土出現(xiàn) 擠壓流動破壞，柱子出現(xiàn)局部鼓凸，箍筋對截面承載力的貢獻大致相當(dāng)于 折算縱筋的1.72.9倍。(2) 約束參數(shù)約束混凝土的性能主要取決于橫向鋼筋的特征：體積配箍率：VstVcdcor2cor4AstSdcor體積強度比、約束指標(biāo)、配箍特征值、套箍指標(biāo)fytVst4 f yt Astyt tf cVcf c sdcor2 約束效應(yīng)分

3、析(1)徑向應(yīng)力分析基本假定由于混凝土的受壓膨脹，螺旋箍筋受拉屈服styt混凝土徑向壓力箍筋間距S范圍內(nèi)的箍筋總拉力(周向或切向拉力)為2fytAst，核心區(qū)混凝土 的圍壓(徑壓)為平衡方程:0erdsin 2 fyt Ast徑向應(yīng)力：2 f yt Ast2 f yt Astrsr sino2sr2 f yt Astsdcor(2 )混凝土縱向抗壓強度混凝土的軸向抗壓強度采用 Richart強度近似公式:c,c8fyt Astcsdcor3.截面軸心受壓承載力(1)混凝土縱向應(yīng)變達到素混凝土峰值壓應(yīng)變Ni基本假定和條件混凝土應(yīng)力達到單軸抗壓強度縱筋屈服箍筋應(yīng)力很小，約束效應(yīng)忽略不計受壓承載力N

4、ifcAcfyAs(2)混凝土縱向應(yīng)變達到約束混凝土極限應(yīng)變 N2基本假定和條件縱筋屈服箍筋屈服,st fyt，約束應(yīng)力最大混凝土應(yīng)力達到三軸抗壓強度fc,c受壓承載力N2關(guān)于鋼筋對截面承載力貢獻的討論近似理論值（假定fc,cfc4 r）:NsfyAsN st 2 fyt st AcorNst2 fyt24 Astd corsdcor4相同用量鋼筋，箍筋對軸向承載力的貢獻是縱筋的 2倍.試驗值：1。72。94.界限配筋率（1）最小配筋率目的與意義當(dāng)截面尺寸較?。ūＷo層一定，比如30mm,核心區(qū)混凝土面積相對較小） 且螺旋箍筋配置較少時，可能出現(xiàn)按約束混凝土 （只考慮核心區(qū)面積）強度計算 的截面

5、承載力小于按單軸混凝土 （考慮全截面面積）強度計算的截面承載力。確定條件N2 N,最小配筋N2corfcA2 fyt即:或:1(2)最大配筋率目的和意義當(dāng)螺旋箍筋配置較大時，可能出現(xiàn)截面承載力過高，在使用荷載下，縱向應(yīng) 變過大，外圍混凝土出現(xiàn)很多縱向裂縫、甚至剝落，影響正常使用功能。確定條件(中國混凝土 02規(guī)范)N21.5Ni最大配筋率N22fytfy As 1.5Ni 1.5 fcAc fy As有:f c Acor2 f yt st AcorfyAs1.5 fcAcfyAs即:stst ,maxfc 3Ac 2 Acor4 f yt Acor-34 f ytAcor14 f yt Acory As或:t,maxfc 3Ac2Acor4 f c Acor4 2Acor4 f c Acor5.適用條件(1)失穩(wěn)時，混凝土截面出現(xiàn)拉應(yīng)力，箍筋約束作用降低，應(yīng)避免長柱失穩(wěn)的 出現(xiàn)。當(dāng)考慮螺旋箍筋約束效應(yīng)計算構(gòu)件的承載力時，構(gòu)件長細比要求：-12d(2)為了保證螺旋箍筋的約束效應(yīng)，箍筋的最小配筋量應(yīng)滿足中國規(guī)范：14 Astdcord cor AstAsst AcorAs,即卩4sdcor4s4美國