钢筋混凝土空心板压弯性能试验研究--《广西大学》2014年硕士论文
钢筋混凝土空心板压弯性能试验研究
【摘要】：目前,国内多采用现浇混凝土式电缆工作井,存在施工周期长、环境影响大、占用大量空间及资源消耗多等缺陷,难以满足城市快速建设发展的需求。预制电缆工作井能有效利用土地资源,缓解城市空间压力,克服现浇混凝土式工作井的不足,实现快速施工,对周围环境影响小,产品质量有保障,能满足结构及抗渗各方面要求,是现代化建设发展的趋势。侧板和顶板是电缆工作井的主要受力构件,为研究预制电缆工作井的可行性,有必要对板的受力性能进行试验研究和理论分析。在已有成果的基础上加以改进,内部布置芯模形成空心以减轻板的自重,考虑侧板和顶板在地下的实际受力状态,采用偏心受压试验研究空心板在压弯状态下的受力性能和破坏形态。
在空心率、偏心距、配筋率及配筋形式等参数相同条件下,本文通过偏心受压试验,研究2块钢筋普通混凝土空心板和2块钢筋陶粒混凝土空心板在压弯状态下的受力性能和破坏机理,对比分析芯模布置方式对承载能力的影响。运用ANSYS软件对钢筋混凝土空心板进行有限元分析,并与试验结果进行对比。ANSYS分析过程中,在其他相同条件下,建立混凝土实心板,考虑空心率、芯模连续布置等参数对空心板承载力的影响。
试验结果表明,4块空心板均为大偏心受压破坏形式,具有足够的承载能力,钢筋应力变化情况和裂缝开展形式基本相同,挠曲变形明显,属于延性破坏。在其他参数相同条件下,芯模纵向布置的空心板的承载力和抗裂能力优于芯模横向布置的空心板。
应用规范方法计算钢筋混凝土空心板的正截面承载能力,试验值大于理论值,满足结构设计的要求,空心板作为结构构件具有足够的安全储备。
ANSYS分析结果与试验结论基本吻合,空心板均为大偏心受压破坏,具有延性破坏特征。有限元分析结果表明,混凝土实心板与芯模纵向布置空心板的承载能力、挠曲变形、钢筋应力变化情况及裂缝开展等破坏模式基本相同；空心板承载力随空心率增大而减小,在空心率不大时,承载力减小幅度较小；芯模不连续布置空心板的横肋对空心板承载力是有利的。
【关键词】：
【学位授予单位】：广西大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2014【分类号】：TU375.2【目录】：
摘要4-6ABSTRACT6-11第一章 绪论11-18 1.1 引言11 1.2 研究目的和意义11-12 1.3 国内外研究现状及发展趋势12-17
1.3.1 钢筋混凝土空心板的研究现状13-15
1.3.2 钢筋混凝土结构偏心受压的研究现状15-17 1.4 本文主要研究内容17-18第二章 钢筋混凝土空心板试验研究及结果分析18-42 2.1 试件的设计及制作18-23
2.1.1 试件的设计18-19
2.1.2 材料力学性能指标19-20
2.1.3 试件制作20-22
2.1.4 应变片的布置22-23 2.2 试验内容23-25
2.2.1 试验加载与量测装置23-24
2.2.2 挠度的量测24
2.2.3 应变的量测24
2.2.4 裂缝观测24
2.2.5 加载程序24-25
2.2.6 极限状态判断准则25 2.3 钢筋普通混凝土空心板试验结果分析25-32
2.3.1 钢筋普通混凝土空心板试验结果25-26
2.3.2 钢筋应变分析26-29
2.3.3 混凝土应变分析29-30
2.3.4 平截面假定的验证30-31
2.3.5 裂缝开展过程31-32 2.4 钢筋陶粒混凝土空心板试验结果分析32-39
2.4.1 钢筋陶粒混凝土空心板试验结果32-33
2.4.2 钢筋应变分析33-36
2.4.3 混凝土应变分析36-37
2.4.4 平截面假定的验证37-38
2.4.5 裂缝开展过程38-39 2.5 挠度分析39-41
2.5.1 钢筋普通混凝土空心板的挠度分析39
2.5.2 钢筋陶粒混凝土空心板的挠度分析39-40
2.5.3 荷载—跨中挠度曲线40-41 2.6 本章小结41-42第三章 钢筋混凝土空心板正截面承载力及抗裂能力分析42-51 3.1 基本假定42-43 3.2 钢筋混凝土空心板的正截面承载力分析43-48
3.2.1 压弯构件二阶效应的影响43-45
3.2.2 普通混凝土空心板正截面承载力计算45-48
3.2.3 陶粒混凝土空心板正截面承载力计算48 3.3 钢筋混凝土空心板抗裂能力分析48-50
3.3.1 普通混凝土空心板抗裂能力分析48-50
3.3.2 陶粒混凝土空心板抗裂能力分析50 3.4 本章小结50-51第四章 钢筋混凝土空心板的非线性有限元分析51-71 4.1 引言51 4.2 有限元模型的建立51-54
4.2.1 模型方式与单元选取51
4.2.2 本构关系51-52
4.2.3 模型建立52-54 4.3 钢筋普通混凝土空心板有限元分析54-59
4.3.1 承载力结果及分析54
4.3.2 钢筋应力分析54-56
4.3.3 普通混凝土应力分析56-57
4.3.4 裂缝开展及分析57-59
4.3.5 荷载—跨中挠度曲线对比分析59 4.4 钢筋陶粒混凝土空心板有限元分析59-65
4.4.1 承载力结果及分析59-60
4.4.2 钢筋应力分析60-61
4.4.3 陶粒混凝土应力分析61-63
4.4.4 裂缝开展及分析63-64
4.4.5 荷载—跨中挠度曲线对比分析64-65 4.5 承载力参数影响分析65-70
4.5.1 混凝土实心板对比分析65-66
4.5.2 芯模连续布置空心板对比分析66-69
4.5.3 空心率参数影响分析69-70 4.6 本章小结70-71第五章 结论与展望71-73 5.1 结论71-72 5.2 展望72-73参考文献73-77致谢77-78攻读硕士学位期间发表论文情况78
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二阶效应的压弯构件振动分析
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