預應力鋼-混凝土組合梁長期性能試驗與理論研究.pdf

1、本文通過長期試驗、理論研究和時隨有限元分析，對預應力鋼-混凝土組合梁的長期性能進行了較為系統(tǒng)的研究。論文主要研究工作包括四個部分： 第一部分，通過13根組合梁500d長期性能試驗，對預應力鋼-混凝土組合梁的截面應變分布、跨中變形、跨中截面曲率、混凝土板中鋼筋應變、混凝土板應變、鋼梁應變、預應力筋有效預應力值、梁板相對滑移、栓釘剪力等指標的時隨變化規(guī)律進行了研究，重點考察了有效預拉力、混凝土種類、結構形式、使用荷載等因素對組合梁長

2、期性能的影響規(guī)律。研究表明：在500d持續(xù)荷載作用下，組合截面滿足平截面假定；組合梁下?lián)喜粩嘣黾?；施加預應力會使組合梁跨中附加變形減小，采用高性能混凝土、兩跨連續(xù)結構形式均可以減小組合梁跨中附加變形，使用荷載增加時組合梁跨中附加變形也增加；組合梁跨中截面曲率的變化規(guī)律與跨中變形基本相同；混凝土板中上、下層鋼筋壓應變不斷增加，而且上層鋼筋應變的增加速率總是比下層鋼筋應變的增加速率大；混凝土板上緣壓應變、鋼梁下緣壓應變整體呈上升趨勢，環(huán)境溫

3、度對其影響較大；預應力筋有效應力整體呈上升趨勢；梁板之間相對滑移的變化量較小，13根組合梁試件梁板相對滑移值均在0.16mm以內(nèi)。 第二部分，考慮組合截面自內(nèi)力和連續(xù)梁中的約束次內(nèi)力，推導了預應力鋼-混凝土組合簡支梁和兩跨預應力鋼-混凝土組合連續(xù)梁長期應力與變形的理論計算模型，該模型綜合考慮了混凝土板中普通鋼筋、混凝土收縮徐變和預應力筋松弛等因素的影響，其計算結果與本文試驗結果以及國內(nèi)外其它試驗結果吻合效果良好。需要說明，此處預

4、應力鋼-混凝土組合簡支梁長期應力與變形理論計算模型同樣適用于非預應力鋼-混凝土組合簡支梁。 第三部分，根據(jù)力的平衡和變形協(xié)調(diào)關系，推導了體外預應力鋼-混凝土組合截面應力-應變時隨增量關系表達式，該表達式考慮了一次加載和多次加載的情況。在此基礎上，編制修改了預應力鋼-混凝土組合梁時隨全過程分析程序，程序計算結果與本文試驗結果及國內(nèi)外其它試驗結果吻合效果良好。 第四部分，根據(jù)本文和國內(nèi)外已有研究成果，確定了混凝土強度等級、預

5、應力筋種類、有效預拉力、使用荷載、預應力筋面積、張拉齡期、堆載與張拉時間間隔、混凝土板寬度、普通鋼筋配筋率以及環(huán)境年平均相對濕度等為研究參數(shù)，采用本文組合梁時隨全過程分析程序?qū)︻A應力鋼-混凝土組合梁進行參數(shù)分析，考察各參數(shù)對組合梁長期性能的影響規(guī)律及程度。結合組合梁長期變形理論分析成果，通過對組合梁試件10000d跨中附加變形的程序計算結果進行數(shù)據(jù)擬合和參數(shù)回歸，提出了預應力鋼-混凝土組合簡支梁、兩跨預應力鋼-混凝土組合連續(xù)梁長期變形設