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高效预应力混凝土梁受力性能及延性研究

张利梅  
【摘要】:预应力技术和高强材料(高强混凝土和高强预应力筋)的结合使得预应力高强混凝土梁适应预应力结构向大跨、轻质、高强发展的需要。本文以预应力高强混凝土简支梁作为研究对象。文中在系统地介绍了高效预应力混凝土的基本概念、发展历史和发展前景,以及国内外对预应力高强混凝土受弯构件的研究现状前提下,主要做了以下几个方面的工作: 1.设计了24根先张法预应力高强混凝土简支梁,研究的主要参数有:混凝土强度、预应力比率、配筋指数、截面高度和钢铰线均匀延伸率。成功地完成了这24根简支梁的试验,记录了从张拉预应力筋到放张;再从初始加载至构件破坏的荷载—变形全过程曲线。试验为全过程非线性分析提供了必要的基本数据,同时也作为检验计算理论和非线性分析程序正确与否的一种独立的手段。 2.分析了各阶段预应力损失,并与混凝土结构设计规范中建议式进行了对比。给出了加载前截面的应力状态。 3.研究了试验梁开裂前后控制截面应力的计算方法,并与混凝土结构设计规范(GB50010-2002)给出式进行了比较。试验值与计算值的比较表明预应力高强混凝土简支梁开裂前的控制截面应力仍可按材料力学计算,开裂后对于部分预应力高强混凝土梁,仍可按规范式进行,但对全预应力高强混凝土梁,规范式已不适用。 4.探讨了预应力高强混凝土梁的裂缝分布及其发展,分析了各因素对裂缝宽度的影响,并将几种计算裂缝宽度的模式进行了分析比较,得出预应力高强混凝土的裂缝分布形态和裂缝宽度发展规律与普通钢筋混凝土结构相似的结论。并在保持规范形式基本不变的前提下,提出了一个既适用于部分预应力又适用于全预应力的计算公式。 5.对预应力高强混凝土梁放张后的反拱及从加载初始至正常使用阶段的挠度进行了分析,通过与规范的比较,给出了规范的适用范围。并提出了截面开裂后的刚度需考虑预应力比率的影响的建议,在保持规范公式形式不变的前提下提出了修正公式,使规范公式的适用范围得到拓宽。同时也明确了规范公式的适用范围,避免了因计算公式不当造成的设计失误。 6.对预应力高强混凝土的承载力及破坏形态进行了分析研究,给出了其极限破坏时的控制截面应力状态,探讨了钢绞线延伸率对破坏形态的影响。 7.结合试验结果分析了预应力比率、钢绞线延伸率、配筋指数等对高效预应力混凝 大连理工大学博士论文 土梁位移延性的影明,在此基础上,编制了相应的全过程非线性分析程序,对材 料性能对钢筋混凝土及预应力混凝土受弯构件延性的影响进行了系统的研究,给 出了保证延性的条件。 8.对一块1 6m跨采用C80高强混凝土和高均匀延伸率低松弛1860级钢绞线的空心 板梁进行了原型试验。对试验板的正截面受力性能进行了全面论证,验证了采用 高均匀延伸率低松弛1 860级钢绞线可有效地提高空心板梁的延性的结论。


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