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无粘结PC连续梁(板)塑性设计的极限等效荷载平衡法

王雪莹  
【摘要】: 近年来,伴随着预应力混凝土结构在我国土木工程领域中的广泛应用,国内外研究机构对其正截面承载力计算、塑性内力重分布规律和弯矩调幅设计方法的研究都取得了较大的发展。但承载力极限状态的次弯矩变化及其影响始终存在争论,正截面承载力和塑性设计的计算过程比较繁琐,而且预应力混凝土连续梁(板)塑性内力重分布的弯矩调幅系数的取值与普通钢筋混凝土结构相比并不统一。因此,探讨一种概念清楚、计算简捷、与普通钢筋混凝土结构高度统一的预应力混凝土连续梁(板)塑性设计方法是必要的。 本文进一步挖掘林同炎先生提出的荷载平衡法基本原理和深刻内涵,提出了“极限等效荷载平衡”的概念,应用此概念,预应力混凝土连续梁(板)简化为承受轴向力和剩余使用荷载的普通钢筋混凝土连续梁(板)。在使用荷载和极限等效荷载的作用下,预应力混凝土连续梁(板)的正截面承载力的计算中不需要考虑次内力的影响。 本文给出了基于极限等效荷载平衡法的正截面承载力计算简图、计算公式。将经典方法、统一方法、极限等效荷载平衡法的正截面承载力计算进行对比,发现对于预应力混凝土连续梁,经典方法与统一方法均忽略了极限状态下预应力筋应力增量对次弯矩的影响;讨论了主弯矩、次弯矩、预应力轴力及混凝土竖向荷载对弯矩调幅的影响;分析了美国规范中普通钢筋混凝土结构与预应力混凝土结构弯矩调幅系数的计算公式,并对国内一些模型试验结果进行了计算分析,在此基础上建立了适用于极限等效荷载平衡法的以相对受压区高度的倒数为自变量的支座控制截面弯矩调幅的函数表达式。本文提出的“极限等效荷载平衡法”实现了预应力混凝土连续梁(板)塑性设计与普通钢筋混凝土连续梁(板)设计方法的高度统一。


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