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[摘要]：文章介绍约束混凝土机理、研究现状及基本问题等。
[关键词]：约束混凝土；机理；研究现状；基本问题。
中图分类号：TU37文献标识码： A 文章编号：
（一）约束混凝土概念
混凝土结构中的配筋有两种：直接钢筋和间接钢筋。直接配筋即沿构件轴力或主应力方向设置的纵向钢筋，直接承担拉力或者压力，钢筋的应力与轴力方向一致；间接配筋又称横向配筋，沿与压应力与最大主压应力垂直的方向设置，通过约束混凝土的横向变形，提高轴向抗压承载力。横向配筋有多种，比如螺旋（圆形）箍筋、矩形箍筋、钢管、焊接网片等。其主要作用是约束其内部混凝土的横向变形，使之处于三轴受压应力状态，从而提高了其强度和变形能力。箍筋的作用有许多种，除了直接承受剪力外，还间接限制了斜裂缝的开展宽度，增强了腹部混凝土的骨料咬合力；还约束了纵筋对混凝土保护层的撕脱，增大了钢筋的销栓力；同时，纵筋与腹筋形成的骨架使内部混凝土受到约束，这也有利于抗剪；另外通过减小纵筋的自由长度，防止纵筋受力后压屈，充分发挥其抗压强度，同时也起到固定纵筋位置的作用； 对于密排箍筋，通过约束核心区混凝土，提高了混凝土的抗压强度及延性（极限变形能力）； 长期荷载作用下，可以承受因混凝土收缩和环境湿度变化等产生的横向应力，以防止或减少纵向裂缝； 其中，通过约束核心区混凝土，提高受压混凝土的抗压强度及延性，对于地震区的混凝土结构尤为重要。适当地增加箍筋和改进构造形式成为提高结构抗震性能的最简单、经济和有效的措施之一。
约束混凝土处于三轴受压应力状态，提高了混凝土的强度和变形能力，成为工程中改善受压构件或结构中受压部分的力学性能的重要措施。
（二）约束混凝土机理
钢筋混凝土框架结构、剪力墙结构、框架—剪力墙结构、框架—筒体结构、筒体结构在强烈地震作用下容易发生具有脆性性质的剪坏和压碎，同时混凝土结构自重大造成的地震作用也大。针对以上混凝土结构的缺点，经过数十年的研究，认为通过采用约束混凝土可以解决混凝土构件裂缝宽度发展、容易压碎、延性较差的缺点。实际震害也表明采用约束混凝土可以达到“坏而不倒”的目标。另外，使用高性能材料是现代建筑结构发展的方向，但混凝土强度越高脆性越大是急待解决的难题。试验证明，使用密配连续复合螺旋箍筋约束混凝土可以大大提高构件的承载力和变形能力，使混凝土脆性破坏变为延性破坏。因此发展约束混凝土是抗震的理想措施。同时采用连续复合箍筋可以节省钢材，采用现代化机械生产可以提高施工质量，加快施工进度，改变传统落后的箍筋生产与绑扎的现状。用约束混凝土，解决了“胖柱”的难题。就三轴受压的约束混凝土柱做分析：
常规三轴受压0 > σ1=σ2 ＞σ3或σ1＞σ2=σ3 ）
混凝土常规三轴抗压强度 f3 随侧压力（ σ1=σ2 ）的加大而成倍地增长，峰值应变ε3p的增长幅度更大。开始受力时，侧压应力(σ1=σ2 )的存在使主压应变ε3很小，应力-应变曲线陡直。此后，侧压应力约束了混凝土的横向膨胀，阻滞纵向裂缝的出现和开展，在提高其极限强度的同时，塑性变形有很大发展，应力-应變曲线平缓地上升。过了强度峰点，试件在侧压应力的支撑下残余强度缓慢地降低，曲线下降段平缓。
约束混凝土的应力应变全曲线方程（本构模型）已有多种，比较典型如Sargin模型，假设矩形箍筋屈服时对核心混凝土的约束力f沿箍筋内侧均匀分布，数值由平衡条件确定；把混凝土柱看作半无限弹性体，箍筋约束力f作为均布线荷载作用其上，按Boussinesq基本方程得到混凝土内的应力分布，最终得到约束混凝土抗压强度的计算式。还有Sheikh模型等。
（二）约束混凝土研究现状及基本问题
20多年来，众多学者在约束混凝土力学性能研究方面付出了卓有成效的努力，提出了大量约束混凝土的应力一应变模型。但是，许多方面值得在未来深入研究，有以下一些问题亟待解决：
(1)各种材料对混凝土圆柱能够产生均匀的侧向约束作用，近年来大量的试验研究和理论分析，形成了较为成熟的理论体系。实际工程中的大量混凝土柱截面为矩形(包括正方形)，受截面形状限制，问题更加复杂，亟需扩充现有研究成果，建立科学的理论体系。
(2)现有的约束混凝土圆柱的理论模型，大多数都是基于本人或少数他人的试验数据，有失普遍性。原因包括：材料差异等没有统一的产品标准；试样离散——试样的尺寸和养护
等没有立方体抗压强度或圆柱体抗压强度那样统一；工艺非标准化——粘贴工艺因人而异；试验条件差异——试验设备、加载方法、试验环境等。今后研究需要排除这些因素，建立统一的数据库，为提出通用性的理论模型奠定基础。
(3)绝大多数约束混凝土力学性能研究的试验为室内试验，试样的尺寸、长细比、约束方式等与实际工况相差甚远，在近期或未来应开展更多的全尺寸构件或结构试验。
(4)约束混凝土柱的轴心受压研究比较多，实际工程中柱子可能承受水平荷载．、柱端弯矩、偏心扭矩等组合荷载，组合荷载下FRP约束混凝土柱的力学性能和工程性能的研究有待开展和深入。
除了上述的几种结构体系外，还有其他一些结构体系，如薄壳、膜结构、网架等，随着时代的进步，会涌现出越来越多更好的结构体系，就需要不断学习，从各方面考虑运用经济合理的手段到达目标。
[参考文献]
[1]过镇海,时旭东.钢筋混凝土原理[M].北京:清华大学出版社,2003
[2]GB50010-2010混凝土结构设计规范[S]
[关键词]：约束混凝土；机理；研究现状；基本问题。
中图分类号：TU37文献标识码： A 文章编号：
（一）约束混凝土概念
混凝土结构中的配筋有两种：直接钢筋和间接钢筋。直接配筋即沿构件轴力或主应力方向设置的纵向钢筋，直接承担拉力或者压力，钢筋的应力与轴力方向一致；间接配筋又称横向配筋，沿与压应力与最大主压应力垂直的方向设置，通过约束混凝土的横向变形，提高轴向抗压承载力。横向配筋有多种，比如螺旋（圆形）箍筋、矩形箍筋、钢管、焊接网片等。其主要作用是约束其内部混凝土的横向变形，使之处于三轴受压应力状态，从而提高了其强度和变形能力。箍筋的作用有许多种，除了直接承受剪力外，还间接限制了斜裂缝的开展宽度，增强了腹部混凝土的骨料咬合力；还约束了纵筋对混凝土保护层的撕脱，增大了钢筋的销栓力；同时，纵筋与腹筋形成的骨架使内部混凝土受到约束，这也有利于抗剪；另外通过减小纵筋的自由长度，防止纵筋受力后压屈，充分发挥其抗压强度，同时也起到固定纵筋位置的作用； 对于密排箍筋，通过约束核心区混凝土，提高了混凝土的抗压强度及延性（极限变形能力）； 长期荷载作用下，可以承受因混凝土收缩和环境湿度变化等产生的横向应力，以防止或减少纵向裂缝； 其中，通过约束核心区混凝土，提高受压混凝土的抗压强度及延性，对于地震区的混凝土结构尤为重要。适当地增加箍筋和改进构造形式成为提高结构抗震性能的最简单、经济和有效的措施之一。
约束混凝土处于三轴受压应力状态，提高了混凝土的强度和变形能力，成为工程中改善受压构件或结构中受压部分的力学性能的重要措施。
（二）约束混凝土机理
钢筋混凝土框架结构、剪力墙结构、框架—剪力墙结构、框架—筒体结构、筒体结构在强烈地震作用下容易发生具有脆性性质的剪坏和压碎，同时混凝土结构自重大造成的地震作用也大。针对以上混凝土结构的缺点，经过数十年的研究，认为通过采用约束混凝土可以解决混凝土构件裂缝宽度发展、容易压碎、延性较差的缺点。实际震害也表明采用约束混凝土可以达到“坏而不倒”的目标。另外，使用高性能材料是现代建筑结构发展的方向，但混凝土强度越高脆性越大是急待解决的难题。试验证明，使用密配连续复合螺旋箍筋约束混凝土可以大大提高构件的承载力和变形能力，使混凝土脆性破坏变为延性破坏。因此发展约束混凝土是抗震的理想措施。同时采用连续复合箍筋可以节省钢材，采用现代化机械生产可以提高施工质量，加快施工进度，改变传统落后的箍筋生产与绑扎的现状。用约束混凝土，解决了“胖柱”的难题。就三轴受压的约束混凝土柱做分析：
常规三轴受压0 > σ1=σ2 ＞σ3或σ1＞σ2=σ3 ）
混凝土常规三轴抗压强度 f3 随侧压力（ σ1=σ2 ）的加大而成倍地增长，峰值应变ε3p的增长幅度更大。开始受力时，侧压应力(σ1=σ2 )的存在使主压应变ε3很小，应力-应变曲线陡直。此后，侧压应力约束了混凝土的横向膨胀，阻滞纵向裂缝的出现和开展，在提高其极限强度的同时，塑性变形有很大发展，应力-应變曲线平缓地上升。过了强度峰点，试件在侧压应力的支撑下残余强度缓慢地降低，曲线下降段平缓。
约束混凝土的应力应变全曲线方程（本构模型）已有多种，比较典型如Sargin模型，假设矩形箍筋屈服时对核心混凝土的约束力f沿箍筋内侧均匀分布，数值由平衡条件确定；把混凝土柱看作半无限弹性体，箍筋约束力f作为均布线荷载作用其上，按Boussinesq基本方程得到混凝土内的应力分布，最终得到约束混凝土抗压强度的计算式。还有Sheikh模型等。
（二）约束混凝土研究现状及基本问题
20多年来，众多学者在约束混凝土力学性能研究方面付出了卓有成效的努力，提出了大量约束混凝土的应力一应变模型。但是，许多方面值得在未来深入研究，有以下一些问题亟待解决：
(1)各种材料对混凝土圆柱能够产生均匀的侧向约束作用，近年来大量的试验研究和理论分析，形成了较为成熟的理论体系。实际工程中的大量混凝土柱截面为矩形(包括正方形)，受截面形状限制，问题更加复杂，亟需扩充现有研究成果，建立科学的理论体系。
(2)现有的约束混凝土圆柱的理论模型，大多数都是基于本人或少数他人的试验数据，有失普遍性。原因包括：材料差异等没有统一的产品标准；试样离散——试样的尺寸和养护
等没有立方体抗压强度或圆柱体抗压强度那样统一；工艺非标准化——粘贴工艺因人而异；试验条件差异——试验设备、加载方法、试验环境等。今后研究需要排除这些因素，建立统一的数据库，为提出通用性的理论模型奠定基础。
(3)绝大多数约束混凝土力学性能研究的试验为室内试验，试样的尺寸、长细比、约束方式等与实际工况相差甚远，在近期或未来应开展更多的全尺寸构件或结构试验。
(4)约束混凝土柱的轴心受压研究比较多，实际工程中柱子可能承受水平荷载．、柱端弯矩、偏心扭矩等组合荷载，组合荷载下FRP约束混凝土柱的力学性能和工程性能的研究有待开展和深入。
除了上述的几种结构体系外，还有其他一些结构体系，如薄壳、膜结构、网架等，随着时代的进步，会涌现出越来越多更好的结构体系，就需要不断学习，从各方面考虑运用经济合理的手段到达目标。
[参考文献]
[1]过镇海,时旭东.钢筋混凝土原理[M].北京:清华大学出版社,2003
[2]GB50010-2010混凝土结构设计规范[S]