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《大连理工大学》 2007年
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缓粘结部分预应力混凝土梁疲劳性能试验研究

张建玲  
【摘要】:传统施工工艺浇筑的预应力混凝土受弯构件都存在着各自无法克服的缺点,随着超缓凝剂的研制成功,缓粘结预应力应运而生。缓粘结预应力混凝土是近二十年出现的一种新型的预应力体系,目前国内外对缓粘结预应力混凝土的研究十分有限。本文通过自行研制,配制出满足后张法预应力混凝土的复合缓凝剂和缓凝砂浆,手工制成了缓粘结预应力筋,并完成21根缓粘结部分预应力混凝土T形梁的浇筑。通过对21根缓粘结部分预应力混凝土梁疲劳性能的试验研究和理论分析,并结合教育部高等学校博士科学点专项基金项目“混合配筋部分预应力混凝土梁正截面疲劳性能研究”(20020141026),将缓粘结部分预应力混凝土梁与传统施工工艺浇筑的部分预应力混凝土梁的疲劳性能进行了对比。全文共分八章,扼要介绍如下: 第一章绪论,阐述了本课题的选题背景,提出了缓粘结部分预应力混凝土构件的疲劳问题。介绍了国内外相关研究的进展和基本结论,阐述了对相关问题的基本观点。针对存在的问题和不足,提出了本文研究工作的内容。 第二章进行了复合缓凝剂和缓凝砂浆的试验研究。介绍了材料的选择和配比,分析了复合缓凝剂的不同掺量对缓凝砂浆的凝结时间和28天抗压强度的影响,研究了缓凝时间和平均养护温度之间的关系;研究了复合缓凝剂各组分的相互影响,得到了复合缓凝剂的最优掺量,并探讨了复合缓凝剂的缓凝机理。 第三章介绍了试验设计。包括钢筋以及混凝土的力学性能试验,缓粘结预应力筋张拉时的基本规律和参数;介绍了试验梁的制作,缓粘结预应力的施工技术和注意事项,以及静载试验和疲劳试验的加载装置;确定了各种试验的具体实施方法、各种试验参数的选择、加载程序的设定和数据采集的方法。 第四章进行了缓粘结部分预应力混凝土梁等幅疲劳性能的试验研究。得到了钢筋和混凝土的应变、梁跨中截面挠度以及梁下翼缘混凝土的超声波波速随重复荷载循环次数的变化规律;分析了试验梁的疲劳破坏形态、疲劳寿命以及疲劳加载后对构件静载承载力的影响,并与传统施工工艺浇筑的部分预应力混凝土梁进行了对比;建议了第一阶段预应力损失的计算公式和部分预应力混凝土疲劳验算的计算公式;在试验研究的基础上,对试验梁进行了结构静力计算和疲劳验算,计算结果与试验结果吻合的较好。 第五章进行了缓粘结部分预应力混凝土梁两级变幅疲劳性能的试验研究。得到了加载顺序和荷载水平对变幅疲劳荷载作用下,缓粘结部分预应力混凝土梁的累积损伤的非线性规律,得到了变幅疲劳荷载第一级循环比的临界值,得到了受拉钢筋的应变,梁跨中截面挠度以及梁下翼缘混凝土的超声波波速随两级变幅疲劳荷载循环次数的变化规律。并与传统施工工艺浇筑的部分预应力混凝土梁的试验结果进行了对比。 第六章进行了缓粘结部分预应力混凝土梁抗裂性能和裂缝闭合性能的试验研究。通过对试验数据的分析,得到了缓粘结部分预应力混凝土梁在静载下的开裂弯矩和裂缝闭合弯矩,以及在等幅疲劳荷载作用下的正截面疲劳抗裂的S-N曲线。得到了预应力混凝土的静力开裂的计算公式也适用于缓粘结预应力的结论,分析了静载以及疲劳荷载作用下裂缝的产生以及闭合机理。缓粘结部分预应力混凝土梁与传统施工工艺浇筑的部分预应力混凝土梁相比,其裂缝闭合时需要的压应力略大。在试验结果分析的基础上,建议了实际构件混凝土抗拉疲劳强度的折减系数。 第七章进行了缓粘结部分预应力混凝土梁最大和平均裂缝宽度的试验研究。分析了影响缓粘结部分预应力混凝土梁裂缝宽度的主要因素。通过对试验结果的整理分析,得到了在静载、等幅以及两级变幅疲劳荷载作用下,缓粘结部分预应力混凝土梁的最大裂缝宽度和平均裂缝宽度的发展规律,得到了最大裂缝宽度和平均裂缝宽度之间的关系。在试验研究的基础上,建立了疲劳荷载作用下缓粘结部分预应力混凝土梁最大裂缝宽度的计算公式,计算结果与试验结果吻合的较好。 第八章全面总结了课题研究工作。给出了试验研究成果和理论研究的基本结论。同时提出了需要进一步开展以及相继开展的课题研究工作。
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