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《山东大学》 2017年
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新型预制T形肋预应力混凝土叠合板抗弯性能研究

蓝如海  
【摘要】:传统PK板预留的大量孔洞模具制作复杂、耗损大、支设和拆除耗时长,因此成本相对较高、生产效率较低。传统PK板在试验过程中曾出现肋与底板剥离甚至断开的现象,存在安全隐患。为此,本文针对传统PK板进行改进,即PCSTRT(Prestressed Precast Concrete Slab with T Ribs and Tripods)板,包括:(1)预制预应力混凝土底板;(2)带三角形钢筋支架的混凝土肋。在底板和T型肋之间设置三角形钢筋支架锚固,利用钢筋与混凝土之间的粘结力、新旧混凝土粗糙结合面的粘结力,防止剥离破坏;在预应力钢丝上部增设横向分布钢筋,减少现场钢筋的绑扎与安装;改进的PCSTRT板可直接按单向受力板进行计算,计算模型简单可靠;PCSTRT制作工艺简单、人工少、生产效率高、且能避免T型肋与预制底板发生剥离破坏。本文采用试验研究、理论分析和有限元模拟的方法,对PCSTRT板进行抗弯性能研究。采用沙袋模拟均布荷载,主要研究PCSTRT板在抗弯试验过程中的裂缝分布情况、挠度、开裂荷载、极限承载力和破坏模态。本文主要试验研究钢筋支架间距、腹板高度和翼缘厚度对PCSTRT板抗弯性能的影响。比较试验研究、理论分析和有限元模拟结果,得到结论:(1)破坏现象为跨中挠度超过板净跨的1/50和受拉主筋处的裂缝宽度超过1.5mm,PCSTRT板最终的破坏模态为底板混凝土断裂、翼缘上部混凝土压碎。(2)增加腹板高度和翼缘厚度对PCSTRT板的抗弯承载力有显著影响。钢筋支架的作用主要是增加新老混凝土的结合作用、使新老混凝土协同受力,提高钢筋与混凝土的粘结能力,在PCSTRT板受弯时不产生T型肋与预制底板的剥离破坏。钢筋支架的间距为200mm较为合理。(3)按照《混凝土结构设计规范》(50010-2010)的公式得到PCSTRT板的开裂荷载计算值与试验值最大误差为10.08%,挠度的最大误差为8.52%,计算结果比较准确。(4)ABAQUS对PCSTRT板的有限元模拟结果显示跨中挠度最大,均匀向两端支座递减,符合试验现象。在开裂荷载作用下挠度的模拟值与试验值最大误差为12.33%,吻合良好。由于ABAQUS本身对混凝土结构有限元分析的缺陷性,PCSTRT板开裂之后的荷载-挠度曲线不再具有参考价值。
【关键词】:三角钢筋支架 T型肋 预应力 预制混凝土叠合板 抗弯性能 试验研究 理论分析 有限元模拟
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TU398.9
【目录】:
  • 摘要8-10
  • ABSTRACT10-12
  • 符号说明12-16
  • 第1章 绪论16-32
  • 1.1 引言16-17
  • 1.2 叠合楼板在国外的研究情况17-23
  • 1.2.1 纤维增强混凝土叠合板17-19
  • 1.2.2 预应力空心混凝土叠合板19-20
  • 1.2.3 橡胶集料混凝土叠合板20
  • 1.2.4 泡泡板20-21
  • 1.2.5 木-混凝土叠合板和竹筋混凝土叠合板21-23
  • 1.3 叠合楼板在国内的研究情况23-27
  • 1.3.1 压型钢板钢筋桁架叠合板23
  • 1.3.2 自承式钢筋桁架混凝土叠合板23-24
  • 1.3.3 预应力混凝土叠合板24-27
  • 1.3.4 轻骨料混凝土叠合板27
  • 1.4 本文研究27-32
  • 1.4.1 研究意义27-29
  • 1.4.2 研究方法29-30
  • 1.4.3 研究内容30-32
  • 第2章 新型带肋预应力混凝土叠合板的抗弯性能理论分析32-48
  • 2.1 抗弯承载力分析33-36
  • 2.2 挠度分析36-38
  • 2.3 抗裂分析38-39
  • 2.4 设计实例39-48
  • 2.4.1 配筋计算40-41
  • 2.4.2 抗裂验算41-45
  • 2.4.3 挠度验算45
  • 2.4.4 抗弯承载力验算45-48
  • 第3章 新型带肋预应力混凝土叠合板的试验研究48-68
  • 3.1 试验内容48
  • 3.2 试件设计48-50
  • 3.3 试件制作50-51
  • 3.4 加载方案与数据采集51-54
  • 3.5 试验结果分析54-63
  • 3.5.1 材性试验54-55
  • 3.5.2 试验现象与破坏形态55-57
  • 3.5.3 试验荷载-挠度曲线57-59
  • 3.5.4 影响参数分析59-61
  • 3.5.5 荷载-应变分析61-63
  • 3.6 理论分析与试验结果对比63-66
  • 3.7 本章小结66-68
  • 第4章 新型带肋预应力混凝土叠合板的有限元模拟分析68-82
  • 4.1 材料本构关系69-71
  • 4.1.1 混凝土本构关系69-71
  • 4.1.2 钢丝本构关系71
  • 4.2 有限元建模71-72
  • 4.3 有限元分析结果72-79
  • 4.4 本章小结79-82
  • 第5章 结论和展望82-84
  • 5.1 结论82
  • 5.2 展望82-84
  • 参考文献84-88
  • 致谢88-90
  • 在学期间研究成果90-91
  • 学位论文评阅及答辩情况表91

【参考文献】
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