(1)求解Cb和Cf
①基本假定
为了确定预制连梁与墙肢在连接界面处的应力和应变分布,进而计算其约束弯矩,须做如下假定:
图4.16 连梁埋入部分受力简图
a)FRC受压本构关系取为:
式中,σu为极限压应力;ε0为起裂压应变;εu为极限压应变。
b)根据变形协调原理,弹性模量大的部分刚度大,变形小。因此,假设弹性模量小的构件发生变形。本文连梁FRC弹性模量小于墙肢中普通混凝土的弹性模量,因此认为连梁达到其承载能力极限状态时,梁端处RFC首先达到极限压应变,即连梁B端FRC达到极限压应变εu。
c)假设预制连梁与墙肢在连接界面处的变形协调,并呈线性分布。连梁B端处的材料达到极限压应变εu,相应地A端处的材料应变为εb,如图4.17所示。图4.17中xb及xf分别为连梁埋入部分中性轴至连梁端部A及连梁与墙肢交界面B的距离。
②积分求解Cb和Cf
根据以上假定,连梁埋入端块受压区BC段压应力的合力为:
图4.17 求解Cb和Cf时假定的应力、应变分布图
将代入上式中,得
AC段压应力的合力Cb为:
将代入上式中,得
压应力合力Cb合力作用点及压应力合力Cf合力作用点至中和轴的距离分别为:
(2)求解Nt和Nc
①基本假定
图4.18(a)为连梁在力矩作用下沿连梁轴力方向锚固部分的受力简图。假设连梁达到极限锚固长度时,在力矩作用下梁端A压应变εc=0,梁端B压应变εc=εu,且AB段压应力σc呈三角形分布,如图5.18(b)所示,AB段拉力Nt=Nc。
图4.18 求解Nt和Nc时假定的应力分布图
②求解Nc
根据以上假定,连梁埋入部分B端应变为εu,将其代入式(4-51)中,得B端的压应力σB为:
σB=σu(4-58)
根据假定的Nc沿AB方向的应力分布图,可知:
(3)建立平衡方程求解ld
根据竖向力的平衡条件,可得
Vu=Cf-Cb(4-60)
将式(4-53)和式(4-55)代入式(4-60),得
同理,根据力矩平衡条件,可得
将式(4-53),(4-55),(4-56),(4-57),(4-59)代入式(4-62)中,得
式(4-61)和式(4-63)中,将σu取为FRC轴心抗压强度,即σu=fc,令εu=0.33%,ε0=0.2%,则
由方程组(4-64)可得:
式中,ld为连梁梁端埋入长度;ln为连梁净跨;Vu为连梁受剪承载力;b为连梁截面宽度;h为连梁截面高度;fc为FRC轴心抗压强度。
由式(4-65)可知,连梁梁端埋入长度ld的大小主要取决于剪压比Vu/(fcbh0)(h0为连梁截面有效高度,取为0.9h)、跨高比ln/h和连梁截面高度h的大小。连梁梁端埋入长度随剪压比Vu/(fcbh0)、跨高比ln/h、梁截面高度h的增大均呈非线性增加。
跨高比不大于2.5的FRC对角斜筋小跨高比预制连梁以受剪为主,最终发生剪切破坏,连梁剪力按实际受剪承载力计算,即
Vu=Vwb(4-66)
对于弯曲破坏的预制混凝土连梁(无对角斜筋),连梁剪力取连梁受弯屈服时对应的剪力值,即
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