發(fā)布時間：2020-07-09 11:36

【摘要】：預應力型鋼-混凝土結構是將預應力技術應用到型鋼-混凝土結構中形成的一種組合結構形式,該結構形式的梁構件具有型鋼-混凝土梁構件與預應力混凝土梁構件兩者各自的優(yōu)良特性,即:利用預應力技術提高了梁正常使用狀態(tài)下的抗裂性能,增強構件抗變形能力;利用型鋼-混凝土技術提高了構件的極限承載能力,改善梁的延性性能和耗能能力。預應力型鋼-混凝土結構這一結構形式,是對傳統(tǒng)預應力混凝土結構和型鋼-混凝土結構的技術創(chuàng)新,它具有承載力高、使用性能好、便于實現(xiàn)大跨和重載。因此,開展此類構件的研究,有利于推動該結構構件在(超)高層建筑、高聳建筑、巨型結構中應用具有重要的應用價值。近年來,國內(nèi)外學者對預應力H型鋼-混凝土梁構件進行了一系列的研究工作,取得了一定的科研成果。而對于大尺度預應力H型鋼-混凝土梁構件的研究相對較少。本文采用數(shù)值模擬分析的方法,對大尺度預應力H型鋼-混凝土簡支梁承載性能、變形性能和連續(xù)梁構件塑性內(nèi)力重分布性能進行了研究。所做的主要工作如下:(1)為研究大尺度預應力型鋼-混凝土梁構件受彎性能,考慮到型鋼翼緣對混凝土的約束效應的影響,建立考慮核心約束效應的梁構件模型對已有試驗的預應力型鋼-混凝土梁進行仿真模擬,驗證建模分析可靠性。在此基礎上設計7根大尺度預應力型鋼-混凝土簡支梁構件,對其建立考慮核心約束效應的梁構件模型,以綜合配筋率、型鋼含鋼量、混凝土強度等級為參數(shù)變量,分析加載過程中預應力型鋼-混凝土梁的力學特性和破壞模式,探討各參數(shù)變量對其承載能力的影響。(2)為研究大尺度預應力型鋼-混凝土梁構件變形性能,對已有試驗構件建立考慮核心約束作用的梁構件模型,將模擬所得鋼筋屈服時撓度、型鋼下翼緣屈服時撓度和極限荷載時撓度與試驗結果進行對比,在試驗結果與模擬結果吻合度較高的情況下,開展了大尺度預應力型鋼-混凝土簡支梁構件變形性能的研究,探討型鋼含鋼量、預應力度、混凝土強度等級等參數(shù)的變化對模擬梁變形性能的影響。數(shù)值分析結果表明:型鋼含鋼量和預應力度的增強能夠有效地提高構件抗變形性能。(3)為研究預應力H型鋼-混凝土連續(xù)組合梁的受力性能和彎矩重分布規(guī)律,考慮到型鋼翼緣對混凝土的約束效應的影響,建立考慮核心約束效應的預應力H型鋼-混凝土連續(xù)組合梁數(shù)值分析模型,對已有試驗的兩跨預應力H型鋼-混凝土連續(xù)組合梁構件進行仿真模擬分析�；诜抡婺M結果與試驗結果較高的吻合度,對此類連續(xù)梁構件進行了擴參數(shù)分析,探討預應力度、型鋼含鋼量和型鋼高度與截面總高度之比μ對構件塑性內(nèi)力重分布的影響,擬合得到了等效塑性鉸區(qū)長度計算公式和彎矩調幅系數(shù)的建議公式。(4)設計7根大尺度預應力型鋼-混凝土連續(xù)組合梁構件,并對其建立數(shù)值仿真模型,所得大尺度預應力H型鋼-混凝土連續(xù)組合梁彎矩調幅系數(shù)β的坐標分布與模擬所得β曲線有較高的吻合度,從而有效地證明彎矩調幅系數(shù)β的建議公式對大尺度預應力H型鋼-混凝土連續(xù)組合梁調幅系數(shù)仍有較好的適用性,可按照彎矩調幅系數(shù)計算公式進行彎矩調幅設計。
【學位授予單位】：東北林業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TU398.9
【圖文】：

著名學者趙鴻鐵等提出型鋼－混凝土梁構件進行剛度計算時，可將型鋼外圍的混凝逡逑土、型鋼翼緣內(nèi)受約束的混凝土和型鋼三部分的剛度進行疊加的方法進行計算丨４４－４６］，如逡逑圖１－１所示。逡逑－７－逡逑

混凝土單軸壓縮和拉伸應力計算方法如下：逡逑（１）混凝土單軸拉伸應力－應變關系逡逑圖２－１為混凝土塑性損傷受拉應力－應變關系曲線，由混凝土單軸拉伸應力－應變曲逡逑線可以看出，當混凝土處于單軸拉伸狀態(tài)時，屈服之前材料為線彈性狀態(tài)，隨著荷載的逡逑增加，逐步進入受拉損傷階段，剛度逐漸減小，受拉損傷逐步增大，通過分析屈服后應逡逑力和開裂應變關系表征受拉損傷函數(shù)。逡逑％、逡逑＜Ｘ｜0邋邐逡逑／邋＼邐、？邐逡逑Ｃ邋Ｋｌ邐ｅ逡逑Ｌ４＿＿＾＿＿Ｉ逡逑圖２－１混凝土單軸拉伸應力－應變曲線逡逑在有限元分析中，開裂應變?yōu)榛炷量倯兣c無損傷彈性應變的差值，根據(jù)圖２－１逡逑混凝土塑性損傷受拉應力－應變關系得：逡逑ｓｔｃｋ邋＝Ｓ，－Ｓ＾邐（２－１邋）逡逑４＝＾－邐（２－２）逡逑Ｅ0逡逑－１９－逡逑

邐拉伸損傷因子，且Ｏｓｄ，邋ｓｌ．Ｏ。逡逑（２）混凝土單軸壓縮應力－應變關系逡逑圖２－２為混凝土塑性損傷受壓應力－應變關系，由混凝土單軸壓縮應力－應變關系曲逡逑線可以看出，當混凝土處于單軸受壓狀態(tài)時，屈服之前材料為彈性階段，應力－應變關逡逑系呈線性變化，隨著應力的增加，混凝土逐漸進入受壓損傷階段，通過分析屈服后應力逡逑和應變關系表征受壓損傷函數(shù)。逡逑％、逡逑／邋／／ｆｉ－ａｙ￡0邋＾Ｅ0邋Ｉ逡逑４＊邐邋邐１邋＾逡逑圖２－２混凝土壓縮非線性應力－應變曲線逡逑在有限元分析中，受壓非彈性應變?yōu)榛炷量倯兣c無損傷彈性應變的差值，由圖逡逑２－２混凝土塑性損傷應力＿應變關系得：逡逑（２－６）逡逑ｅｏｌ邋＝邋ＴＴ邐（２－７）逡逑Ｅｏ逡逑＝邐（２－８）逡逑（ｌ－0邋Ｅ０逡逑ｃｒｃ＾｛＼－ｄｃ）Ｅ０｛ｅｃ－ｓｔ）邐（２－９）逡逑－２０－逡逑

【參考文獻】

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本文編號：2747398