BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
TRẦN THỊ LÝ
NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CẮT CỦA DẦM BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ CAO CỐT SỢI THÉP
LUẬN ÁN TIẾN SĨ
HÀ NỘI - 2022
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
Có thể bạn quan tâm!
-
Nghiên cứu ứng xử cắt của dầm bê tông cường độ cao cốt sợi thép - 2 -
Tổng Quan Về Bê Tông Cốt Sợi Thép Và Ứng Xử Cắt Của Dầm Btcst Chương 2. Nghiên Cứu Xây Dựng Mô Hình Dự Báo Sức Kháng Cắt Của Dầm -
Lực Dính Bám Giữa Sợi Thép Và Chất Nền Bt, Dính Bám Của Cốt Thép Và Btcst
Xem toàn bộ 184 trang tài liệu này.
TRẦN THỊ LÝ
NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CẮT CỦA DẦM BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ CAO CỐT SỢI THÉP
Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình đặc biệt Mã số : 9580206
LUẬN ÁN TIẾN SĨ
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS.TS. Phạm Duy Anh
2. TS. Đào Văn Dinh
HÀ NỘI - 2022
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu nêu trong luận án là do tôi thực hiện, kết quả thí nghiệm trung thực và chưa được công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Hà Nội, ngày tháng năm 2022
Tác giả luận án
Trần Thị Lý
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN i
MỤC LỤC ii
DANH MỤC HÌNH ẢNH v
DANH MỤC BẢNG BIỂU viii
DANH MỤC VIẾT TẮT, KÝ HIỆU ix
MỞ ĐẦU 1
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG CỐT SỢI THÉP VÀ ỨNG XỬ CẮT DẦM BÊ TÔNG CỐT SỢI THÉP 6
1.1. Lịch sử phát triển bê tông cường độ cao cốt sợi thép 6
1.1.1. Lịch sử phát triển của bê tông cường độ cao 6
1.1.2. Lịch sử phát triển của bê tông cốt sợi thép (BTCST) 8
1.2. Tính năng cơ học của bê tông cốt sợi thép 11
1.2.1. Lực dính bám giữa sợi thép và chất nền BT, dính bám của cốt thép và BTCST 11
1.2.2. Cường độ chịu kéo trực tiếp của BTCST. 13
1.2.3. Cường độ chịu nén 15
1.2.4. Cường độ chịu uốn 16
1.2.5. Độ bền cắt 17
1.2.6. Co ngót và từ biến 18
1.2.7. Ảnh hưởng của cốt sợi thép đến tính chất cơ học BTCST 18
1.3. Tổng quan về nghiên cứu ứng xử cắt của dầm BT CST và BTCĐC CST trong nước và thế giới 21
1.4. Kết luận chương 1 37
Chương 2. NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ HÌNH DỰ BÁO SỨC KHÁNG CẮT CỦA DẦM BTCĐC CST 39
2.1. Sự phá hủy và các thành phần lực cắt của dầm BTCST 39
2.1.1. Sự phá hủy dầm BTCT và BTCST 39
2.1.2. Các thành phần tham gia chịu cắt. 41
2.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến sức kháng cắt của dầm BT CST 48
2.2. Các mô hình dự báo sức kháng cắt của dầm BT CST 53
2.2.1. Các mô hình trong tiêu chuẩn hiện hành 53
2.2.2. Các mô hình thực nghiệm 56
2.2.3. Các mô hình bán thực nghiệm: 64
2.3. Xây dựng mô hình tính toán sức kháng cắt dầm BTCĐC CST 76
2.3.1. Cơ sở lý thuyết xây dựng mô hình tính toán sức kháng cắt dầm BTCĐC CST 76
2.3.2. Kế hoạch thí nghiệm xây dựng mô hình tính toán cường độ chịu kéo
dư (σf). 85
2.3.3. Mô hình tính toán sức kháng cắt đề xuất dầm BTCĐC CST và sơ đồ khối bài toán 92
2.4. Kết luận chương 2 95
Chương 3. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ỨNG XỬ CẮT DẦM BTCĐC CST97 3.1. Mục tiêu thí nghiệm 97
3.2. Thiết kế dầm thí nghiệm 97
3.2.1. Lựa chọn cấu tạo dầm BT CĐC CST thí nghiệm 97
3.2.2. Số lượng dầm, các thông số của dầm thí nghiệm 100
3.3. Tính toán sức kháng cắt dầm thử nghiệm theo mô hình đề xuất và khảo sát các yếu tố ảnh hưởng 100
3.3.1. Dự báo sức kháng cắt dầm BTCĐC CST và khảo sát hưởng hàm lượng sợi 100
3.3.2. Ảnh hưởng của chiều dài sợi 102
3.3.3. Ảnh hưởng của chiều cao dầm 102
3.4. Tính toán tải trọng thí nghiệm 103
3.5. Tiến hành thử nghiệm 104
3.5.1. Chế tạo dầm 104
3.5.2. Tiến hành uốn dầm 105
3.6. Kết quả và phân tích kết quả 107
3.6.1. Sức kháng cắt của dầm thử nghiệm 107
3.6.2. Phân tích hình thức phá hủy dầm thử nghiệm 108
3.6.3. Phân tích về mối quan hệ tải trọng và độ võng giữa nhịp 110
3.6.4. Phân tích kết quả đo biến dạng bê tông miền nén 111
3.6.5. Kết quả đo biến dạng trong cốt dọc chủ 112
3.6.6. Kết quả đo biến dạng trong cốt đai 114
3.7. Kết luận chương 3 115
Chương 4. NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN VỀ CẮT CHO DẦM CẦU ĐƯỜNG BỘ SỬ DỤNG BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ CAO CỐT SỢI THÉP 117
4.1. Đặt vấn đề 117
4.2. Giải pháp thiết kế cắt cho dầm cầu dường bộ bằng BTCST 117
4.3. Trình tự thiết kế 120
4.4. Ví dụ tính toán 123
4.4.1. Số liệu tính toán 123
4.4.2. Tính toán nội lực trong dầm 124
4.4.3. Kết quả tính toán 126
4.5. Kết luận chương 4 126
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 128
CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ 130
TÀI LIỆU THAM KHẢO 131
PHỤ LỤC 1: 142
PHỤ LỤC 2: 153
PHỤ LỤC 3: 158
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Ứng xử của cốt sợi thép Dramix trong bê tông 12
Hình 1.2 Thí nghiệm kéo cốt thép trượt khỏi bê tông[105] 13
Hình 1.3. Biểu đồ úng xuất- biến dạng của thí nghiệm kéo trực tiếp mẫu BTCST..14 Hình 1.4. Mẫu thử và đồ thị mối quan hệ giữa ứng suất- độ biến dạng sau nứt 14
Hình 1.5. Ứng xử uốn của bê tông cốt sợi thép 16
Hình 1.6. Mối liên hệ giữa chiều dài sợi (Lf) và độ mở rộng vết nứt (w) với mô men trong dầm theo tác giả De-Montaignac và các cộng sự 19
Hình 1.7 Chiều dài nhịp cắt(a) và chiều cao hữu hiệu(d) 25
Hình 1.8 Biểu đồ liên hệ giữa lực tác dụng và độ võng dầm BTCST 26
Hình 1.9. Các vết nứt do lực cắt gây ra trong dầm BT CĐC và BTCĐC CST 28
Hình 1.10. Các dạng vết nứt trong dàm UHPC 31
Hình 1.11. Mô hình thí nghiệm dầm BTCT DUL sử dụng cốt sợi thép 33
Hình 1.12. Dạng phá hoại của dầm BT CĐSC không bố trí cốt đai và cốt sợi 34
Hình 1.13 Ứng xử cắt của dầm BT CĐSC có sợi thép 35
Hình 1.14 Ứng xử cắt của dầm BT CĐSC có sợi thép 35
Hình 1.15. Ứng xử cắt trong dầm BT CĐSC có bố trí cốt đai và cốt sợi kết hợp 35
Hình 2.1. Các hình thức phá hủy của dầm BTCST không cốt đai 40
Hình 2.2. Mô hình phá hủy dầm BTCST có cốt đai 41
Hình 2.3. Vùng B và vùng D trong dầm thông thường 42
Hình 2.4. Sự phân bố ứng suất cắt trong bê tông chưa nứt 42
Hình 2.5. Cơ chế truyền lực của bê tông thông qua ma sát giữa các bề mặt vết nứt khi có cốt thép chịu cắt 44
Hình 2.6. Đường cong quan hệ giữa biến dạng trượt do cắt và ứng suất cắt 45
Hình 2.7. Mô hình phá hủy cơ học do hiệu ứng chốt 46
Hình 2.8. Lớp bê tông bảo vệ quanh cốt thép 46
Hình 2.9. Biểu đồ ứng suất kéo và độ mở rộng vết nứt của bê tông CST 47
Hình 2.10. Sự làm việc của bê tông và cốt đai trong mô hình dàn 48
Hình 2.11. Mô hình dàn khi tính toán chống cắt dầm BTCT 48
Hình 2.12. Đồ thị biểu diễn tương quan giữa ứng suất cắt trung bình và tỷ số a/d 49
Hình 2.13 Tương quan giữa ứng suất cắt trung bình và chiều cao có hiệu của dầm BTCST 50
Hình 2.14. So sánh cường độ chịu cắt thử nghiệm và trong tiêu chuẩn khi tăng cường độ chịu nén tới 100MPa 51
Hình 2.15 Mô hình tính toán về cắt dầm BTCĐC CST không cốt đai 57
Hình 2.16. Mô hình tính toán dầm BTCST theo Lim và Oh 60
Hình 2.17. Mô hình tính toán sức kháng cắt theo Hai H. Dinh và cộng sự 62
Hình 2.18 Sơ đồ úng suất trên tiết diện 63
Hình 2.19 Mô hình vết nứt trượt trong dầm bê tông cốt sợi thép không có cốt đai trên hình 65
Hình 2.20 Mô hình vật liệu BTCST 66
Hình 2.21. Mô hình giàn mềm cải tiến tính toán về cắt Dầm BTCST 66
Hình 2.22. Xác định giá trị và cho các dầm không chứa cốt thép đai. 72
Hình 2.23 So sánh giá trị của β và θ khi sử dụng hai mô hình MCFT và MCFT đơn giản 73
Hình 2.24 Cấu trúc của mạng ANN 10 75
Hình 2.25 Mô hình ứng xử kéo của bê tông cốt sợi thép theo MCTF 78
Hình 2.26 Phân bố ứng suất trên tiết diện vết nứt nghiêng 79
Hình 2.27 Hiệu ứng vòm trong dầm BTCST 82
Hình 2.28. Môi quan hệ giữa năng lực thống kê phụ thuộc theo cỡ mẫu và độ sai khác so với giá trị trung bình 88
Hình 2.29. Hàm phân phối chuẩn cường độ ép chẻ của mẫu không sợi và sợi ngắn 90
Hình 2.30. Hàm phân phối chuẩn cường độ ép chẻ của mẫu không sợi và sợi dài ..90 Hình 2.31. Hàm phân phối chuẩn cường độ ép chẻ của mẫu sợi ngắn và sợi dài 90
Hình 2.32. Kết quả xử lý số liệu của mẫu sử dụng loại sợi ngắn (lf/df=63.63) 91
Hình 2.33. Kết quả xử lý số liệu của mẫu sử dụng sợi dài (Lf/Df=80) 91
Hình 2.34. Sơ đồ khối tính toán sức kháng cắt cho dầm BTCĐC CST 94
Hình 3.1. Biểu đồ quan hệ ứng suất biến dạng khi thí nghiệm kéo cốt dọc chủ 98