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nginx/1.2.0内置H型钢预应力混凝土组合梁受力性能与设计方法研究--《哈尔滨工业大学》2010年博士论文
内置H型钢预应力混凝土组合梁受力性能与设计方法研究
【摘要】：内置H型钢预应力混凝土组合梁是指在内置H型钢混凝土组合梁的H型钢上、下翼缘间合理布置并张拉预应力筋,产生预定量值的等效荷载,使得控制截面实际受到的净荷载效应明显减小的新型梁。这种新型梁与普通内置H型钢混凝土梁相比,当作用荷载和跨度相同时,截面尺寸可明显减小;当作用荷载和截面尺寸相同时,跨越的跨度可明显增大。这类梁可用于新建工程,也可用于套建增层工程。因此,对这种梁开展研究具有一定的现实意义。
对普通内置型钢混凝土组合梁的刚度、裂缝及承载力的研究是有报道的,且也有工程建设标准。但未见有预应力及预应力筋(束)对这类梁裂缝分布及开展影响的报道,也未见预应力及预应力筋对这类梁刚度影响的报道。这类梁的受力性能也应有其自身特点。为此,设计制作了以内置H型钢、非预应力筋、预应力度为变量的5根内置H型钢预应力混凝土简支组合梁,其型钢含钢率为6.65%~7.24%之间,并完成了对其三分点加荷试验,考察了从开始加荷至破坏的全过程。试验结果表明,试验梁开裂对荷载—跨中变形关系曲线的走向影响不大,H型钢受拉翼缘或纵向受拉非预应力钢筋屈服点成为曲线的转折点,从加载到达到试验梁的正截面承载能力极限状态,荷载—跨中变形关系曲线呈双折线特征。试验梁破坏后仍具有一定的刚度和承载力,卸载后残余裂缝宽度和残余变形相对较小,这类梁具有良好的变形恢复能力。
钢连续梁可进行充分的内力重分布,普通钢筋混凝土连续梁的弯矩调幅系数有表可查,预应力混凝土连续梁弯矩调幅的计算方法也有报道。对内置H型钢预应力混凝土连续梁,我们采用以支座控制截面达到承载能力极限状态时该截面荷载作用下弹性弯矩计算值与内置H型钢实际承担弯矩的差值为调幅对象,以塑性铰的塑性转角与梁截面有效高度比值(称为相对塑性转角)为自变量求解弯矩调幅系数的思路。设计制作了3根内置H型钢预应力混凝土连续梁,这三个试件以支座控制截面预应力度、支座控制截面相对受压区高度和跨中控制截面受弯承载力为关键参数。完成了这三个试件每跨跨中单点集中加荷试验,考察了从加荷到破坏的全过程。获得了这类连续梁等效塑性铰长度的计算公式,等效塑性铰长度随预应力度的增大而减小。应用弯矩—曲率非线性全过程分析方法,获得了9根模拟连续梁的极限荷载,丰富了样本空间。基于模型的试验结果和对模拟梁的非线性分析结果,建立了以支座控制截面相对塑性转角为自变量的弯矩调幅系数计算公式。
提出了包括材料选择,截面选择,内力计算,型钢、预应力筋、非预应力筋选配,斜截面计算,变形验算及裂缝验算和施工方法等内容的内置H型钢预应力混凝土连续梁的设计建议。
【关键词】：
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学【学位级别】：博士【学位授予年份】：2010【分类号】：TU398.9【目录】：
Abstract5-14
第1章 绪论14-24
1.1 引言14-15
1.2 国内外研究现状15-22
1.2.1 关于正截面受弯承载力计算15-17
1.2.2 关于裂缝宽度计算17-19
1.2.3 型钢混凝土组合梁刚度计算19-21
1.2.4 超静定预应力型钢混凝土组合梁塑性设计21-22
1.3 存在的问题22-23
1.4 本文开展的工作23-24
第2章 内置H 型钢预应力混凝土简支组合梁试验24-44
2.1 试验梁设计与制作24-28
2.2 试验梁材料性能28-29
2.3 试验内容及试验结果29-37
2.3.1 加载装置29-30
2.3.2 测点布置及测试方法30-31
2.3.3 加载制度31-32
2.3.4 试验现象32-37
2.4 所得启示37
2.5 试验结果37-42
2.6 本章小结42-44
第3章 内置H 型钢预应力混凝土组合梁正截面计算方法44-56
3.1 正截面受弯承载力计算44-46
3.1.1 关于正截面受弯承载力计算思路44
3.1.2 正截面受弯承载力计算公式44-46
3.2 裂缝宽度计算公式46-53
3.2.1 关于裂缝宽度计算思路46-49
3.2.2 裂缝宽度计算公式49-53
3.3 刚度计算公式53-55
3.4 本章小结55-56
第4章 两跨内置H 型钢预应力混凝土连续组合梁试验56-73
4.1 试验梁设计与制作56-59
4.2 材料性能59-61
4.3 试验方案61-65
4.3.1 试验装置61-63
4.3.2 测点布置及测试方法63-64
4.3.3 连续梁的形成与支座沉降差的控制64-65
4.3.4 加载制度65
4.4 试验现象65-70
4.5 所得启示70-71
4.6 初步试验结果及验证71-72
4.7 本章小结72-73
第5章 内置H 型钢预应力混凝土连续组合梁数值分析73-82
5.1 材料的本构模型73-75
5.2 截面弯矩-曲率分析75-79
5.2.1 基本思路75
5.2.2 试验结果验证75-79
5.3 构件截面弯矩-曲率关系参数分析79-81
5.3.1 模拟梁试件设计及参数确定79
5.3.2 型钢高度与截面总高度之比（? ）对承载力的影响79-80
5.3.3 ? 的变化对承载力的影响80-81
5.4 本章小结81-82
第6章 两跨内置H 型钢预应力混凝土连续组合梁塑性设计方法82-91
6.1 连续组合梁内力重分布性能82-83
6.2 连续组合梁弯矩调幅计算83-86
6.2.1 塑性铰的形成和发展84
6.2.2 等效塑性铰长度84-86
6.2.3 等效塑性铰区长度的取值86
6.3 连续组合梁弯矩调幅分析86-90
6.3.1 分析思路86-87
6.3.2 以中支座相对塑性转角为自变量的弯矩调幅系数计算公式87-89
6.3.3 基于中支座相对受压区高度的弯矩调幅系数计算公式89-90
6.4 本章小结90-91
第7章 内置H 型钢预应力混凝土组合梁设计与施工建议91-118
7.1 组合梁设计与计算建议91-98
7.1.1 材料选择91-92
7.1.2 构件截面选择92-93
7.1.3 内力计算93
7.1.4 型钢、预应力筋、非预应力筋选配93-94
7.1.5 斜截面计算94-95
7.1.6 变形验算及裂缝验算95-96
7.1.7 施工96-98
7.2 设计计算实例98-117
7.2.1 简支梁98-105
7.2.2 连续梁105-109
7.2.3 框架109-117
7.3 本章小结117-118
结论118-119
参考文献119-129
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果129-131
致谢131-132
个人简历132
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