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分形几何在500MPa钢筋混凝土梁的试验研究及分形分析

作　者: 刘源
导　师: 戎贤
学　校: 河北工业大学
专　业: 结构工程
关键词: 500MPa T形截面 钢筋混凝土梁 高强度箍筋 斜裂缝宽度 分形几何 分形维数
分类号: TU375.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 89次
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内容摘要


建筑结构的开裂问题一直以来都是国内外有关专家学者关注的课题之一。随着《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)的颁布和实施,HRB400 (新Ⅲ级钢)钢筋已经作为主导钢筋推广并应用于工程结构。然而对500MPa(Ⅳ)钢筋作为抗剪箍筋研究刚刚起步,可能会出现过宽的斜裂缝而不能满足结构的适用性和耐久性的要求。高强度箍筋混凝土结构在正常使用阶段能否满足适用性和耐久性的要求,一直是工程应用关注的问题之一。本文通过对8根高强度箍筋混凝土T形截面梁的试验研究,分析了高强钢筋混凝土梁在集中荷载作用下斜裂缝产生和发展过程及开裂模式,并在此基础上重点讨论了不同的影响因素,主要分析了加载方式、混凝土强度、钢筋强度对试验梁的开裂、裂缝宽度、挠度等的影响,讨论了试验梁在使用荷载阶段能否满足最大裂缝宽度限值的要求。同时,在试验的基础上,利用已有的试验数据和裂缝图用分形几何理论对试件中斜裂缝的出现、发育以及演化分布特征进行分析。结果表明:分形理论对斜裂缝自相似性有很好的量化关系,对高强箍筋钢筋混凝土梁受剪斜裂缝有很好预测。最后本文通过对8根HRB400和8根500MPa在集中荷载作用下高强箍筋T形截面简支梁的试验研究对比,借助于试验中不同荷载下阶段裂缝分布图,运用分形理论对试件中混凝土裂缝开展各阶段的斜裂缝密度、剪力、挠度与分形维数的关系进行分析对比。研究表明:两种高强钢筋混凝土构件都有很好的稳定性,有很好的推广应用前景,同时分形维数与剪力、挠度、以及裂隙化程度具有明确的量化关系丰富了本试验的研究。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-11
第一章 绪论  11-16
  1-1 概 述  11-12
    1-1-1 选题背景  11-12
  1-2 钢筋混凝土梁抗剪承载力的计算模型  12-13
    1-2-1 桁架理论  12
    1-2-2 拱计算模型  12-13
  1-3 斜裂缝的形态特征  13
  1-4 国内外研究成果  13-14
    1-4-1 斜裂缝宽度的影响因素  13-14
    1-4-2 国内外计算斜裂缝宽度的方法  14
  1-5 分形理论在裂缝研究中的应用  14-15
    1-5-1 分形几何简介  14-15
  1-6 本文所做的工作  15-16
第二章 试验设计  16-24
  2-1 试验目的  16
  2-2 试件的基本情况  16-19
    2-2-1 试件的截面形式及配筋  16-17
    2-2-2 试件的材料  17-18
    2-2-3 钢筋  18-19
  2-3 试验及测量方法  19-23
    2-3-1 试验装置  19-20
    2-3-2 加载方法  20-21
    2-3-3 测量内容  21-23
  2-4 本章小结  23-24
第三章 试验结果与分析  24-45
  3-1 试验现象及主要的试验结果  24-26
    3-1-1 试验现象描述  24-26
    3-1-2 试验结果  26
  3-2 裂缝的形成发展及梁的开裂荷载  26-31
    3-2-1 斜裂缝形成前梁的特征  26-27
    3-2-2 斜向开裂荷载与开裂模式  27-30
    3-2-3 斜裂缝的发展规律  30
    3-2-4 试验结果分析  30-31
  3-3 各国规范对斜裂缝的探讨  31-35
  3-4 配置蒙皮钢筋试验梁的分析  35-36
    3-4-1 受剪承载力  35-36
  3-5 不同因素对斜裂缝宽度及斜裂缝开展的影响  36-40
    3-5-1 箍筋应力  36-38
    3-5-2 混凝土强度等级对斜裂缝宽度的影响  38
    3-5-3 配箍率对斜裂缝宽度的影响  38-40
  3-6 使用阶段裂缝宽度限值的讨论  40-43
  3-7 本章小结  43-45
第四章 分形几何在斜裂缝研究中的应用  45-58
  4-1 分形几何简介  45
    4-1-1 分形几何萌芽  45
  4-2 分形维数  45-47
    4-2-1 分形的一般概念  45
    4-2-2 分形的数学构造  45
    4-2-3 分形的自相似性  45-46
    4-2-4 欧氏空间与非欧氏空间  46-47
  4-3 分形理论在混凝土研究中的应用  47-57
    4-3-1 混凝土材料的分形效应  47-49
    4-3-2 分形理论分析  49-57
  4-4 本章小结  57-58
第五章 分形理论在 HRB400、500 MPa 高钢筋混凝土构件中的对比应用研究  58-69
  5-1 裂纹尺度的数据统计分析  58-63
    5-1-1 500MPA 钢筋混凝土构件的研究  58-60
    5-1-2 HRB400 试件设计  60-61
    5-1-3 HRB400 构件在集中荷载作用下的裂缝分布图  61-63
  5-2 斜裂缝尺度的分形分布  63-68
  5-3 本章小结  68-69
第六章 结论与展望  69-71
参考文献  71-74
致谢  74-75
攻读硕士学位期间所取得得相关科研成果  75

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 混凝土结构、钢筋混凝土结构 > 钢筋混凝土结构 > 梁
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