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《哈尔滨工业大学》 2010年
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内置H型钢预应力混凝土组合梁受力性能与设计方法研究

王钧  
【摘要】:内置H型钢预应力混凝土组合梁是指在内置H型钢混凝土组合梁的H型钢上、下翼缘间合理布置并张拉预应力筋,产生预定量值的等效荷载,使得控制截面实际受到的净荷载效应明显减小的新型梁。这种新型梁与普通内置H型钢混凝土梁相比,当作用荷载和跨度相同时,截面尺寸可明显减小;当作用荷载和截面尺寸相同时,跨越的跨度可明显增大。这类梁可用于新建工程,也可用于套建增层工程。因此,对这种梁开展研究具有一定的现实意义。 对普通内置型钢混凝土组合梁的刚度、裂缝及承载力的研究是有报道的,且也有工程建设标准。但未见有预应力及预应力筋(束)对这类梁裂缝分布及开展影响的报道,也未见预应力及预应力筋对这类梁刚度影响的报道。这类梁的受力性能也应有其自身特点。为此,设计制作了以内置H型钢、非预应力筋、预应力度为变量的5根内置H型钢预应力混凝土简支组合梁,其型钢含钢率为6.65%~7.24%之间,并完成了对其三分点加荷试验,考察了从开始加荷至破坏的全过程。试验结果表明,试验梁开裂对荷载—跨中变形关系曲线的走向影响不大,H型钢受拉翼缘或纵向受拉非预应力钢筋屈服点成为曲线的转折点,从加载到达到试验梁的正截面承载能力极限状态,荷载—跨中变形关系曲线呈双折线特征。试验梁破坏后仍具有一定的刚度和承载力,卸载后残余裂缝宽度和残余变形相对较小,这类梁具有良好的变形恢复能力。 钢连续梁可进行充分的内力重分布,普通钢筋混凝土连续梁的弯矩调幅系数有表可查,预应力混凝土连续梁弯矩调幅的计算方法也有报道。对内置H型钢预应力混凝土连续梁,我们采用以支座控制截面达到承载能力极限状态时该截面荷载作用下弹性弯矩计算值与内置H型钢实际承担弯矩的差值为调幅对象,以塑性铰的塑性转角与梁截面有效高度比值(称为相对塑性转角)为自变量求解弯矩调幅系数的思路。设计制作了3根内置H型钢预应力混凝土连续梁,这三个试件以支座控制截面预应力度、支座控制截面相对受压区高度和跨中控制截面受弯承载力为关键参数。完成了这三个试件每跨跨中单点集中加荷试验,考察了从加荷到破坏的全过程。获得了这类连续梁等效塑性铰长度的计算公式,等效塑性铰长度随预应力度的增大而减小。应用弯矩—曲率非线性全过程分析方法,获得了9根模拟连续梁的极限荷载,丰富了样本空间。基于模型的试验结果和对模拟梁的非线性分析结果,建立了以支座控制截面相对塑性转角为自变量的弯矩调幅系数计算公式。 提出了包括材料选择,截面选择,内力计算,型钢、预应力筋、非预应力筋选配,斜截面计算,变形验算及裂缝验算和施工方法等内容的内置H型钢预应力混凝土连续梁的设计建议。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TU398.9

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