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无粘结预应力混凝土梁和型钢混凝土柱的试验与研究

唐昌辉  
【摘要】: 本文的主要研究内容是型钢混凝土结构和无粘结预应力混凝土结构的抗震性能和设计理论。全文分为五章: 1、通过大量相关文献资料的归纳总结,评述了型钢混凝土结构和无粘结预应力混凝土结构的研究现状、已有成果和发展水平,对影响结构性能的诸多因素进行了分析,并以此为基础,提出本文研究的技术路线。 2、完成了16根无粘结预应力混凝土梁的低周反复荷载试验。在试验中,量测了梁的变形、曲率、应变、无粘结筋的应力增量等关键数据,观察了梁的裂缝分布、破坏形态,并对无粘结部分预应力混凝土梁的承载能力、延性等基本力学性能进行了较为深入的分析。 3、为填补空白,完成了18根不同长细比的型钢混凝土轴心受压柱静力荷载试验,为这类构件设计提供了可靠的试验依据。完成了8根型钢混凝土框架柱和4榀型钢混凝土组合框架的低周反复荷载试验。试验数据对指导工程设计和修订规范具有重要的参考意义。试验结果表明,型钢混凝土柱具有良好的抗震性能。论文还提出了型钢混凝土偏心受压构件的截面设计方法,较之已有方法有简便实用的特点。 4、采用有限元方法对本文试验研究的梁、柱、框架等进行了非线性分析。考虑无粘结预应力混凝土梁、型钢混凝土柱等结构构件的受力特点,构造非协调梁柱单元,提高了分析精度;混凝土的本构关系中,引入卸载路径和再加载路径,使得分析程序可以追踪包括下降段在内的结构全过程力学行为,以及反复荷载下结构的滞回特性。对于在非线性方程的求解,本文也有新的体会。与试验结果的比较表明,本文的非线性分析方法是可行的。 5、对混凝土轴心受压柱和偏心受压柱进行了可靠度分析。提出对于普通钢筋混凝土与型钢混凝土轴心受压柱,可采用相同的稳定系数,并具有基本相同的可靠度水准。通过Monte—Carlo模拟和数值计算相结合的方法得到构件抗力均值和标准差,考虑荷载效应中轴力和弯矩的相关性,采用验算点法计算了钢筋混凝土和型钢混凝土偏心受压柱的可靠指标并分析了各种因素的影响。发现用钢量超出某一值后,随着用钢量增加,柱的可靠指标下降;荷载效应中的轴力和弯矩不完全相关或不相关时,柱的可靠指标下降。


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