【摘要】：預(yù)應(yīng)力混凝土框架結(jié)構(gòu)由于具有跨越能力大、受力性能和抗裂抗變形能力好、耐久性高、施工簡(jiǎn)便、節(jié)能節(jié)材等優(yōu)點(diǎn),特別是大跨度多層預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu),使其更多的應(yīng)用于房屋工程、基礎(chǔ)工程、給排水工程、水利工程、交通運(yùn)輸工程等中。雖然幾十年來(lái)國(guó)內(nèi)外諸多學(xué)者對(duì)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)進(jìn)行了大量的抗震性能和抗震設(shè)計(jì)方法的研究,并且在這方面也取得了豐富的成果。但是,由于設(shè)計(jì)應(yīng)用于地震區(qū)的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)數(shù)量還較少,經(jīng)歷地震的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的數(shù)量和震害經(jīng)驗(yàn)更少、還須積累更多的工程經(jīng)驗(yàn)和更深入的研究。另外,根據(jù)現(xiàn)有規(guī)范設(shè)計(jì)的預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)因框架梁配筋超強(qiáng)使框架不易形成強(qiáng)柱弱梁的梁鉸耗能機(jī)制,因而對(duì)其能否在地震區(qū)大力推廣運(yùn)用問(wèn)題一直是工程界的爭(zhēng)議和研究熱點(diǎn)。同時(shí),對(duì)于如何發(fā)揮預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)和克服其缺點(diǎn),如何采取更先進(jìn)有效的技術(shù)提高和改善預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的抗震性能等也是值得進(jìn)一步研究的課題。本文提出一種新型的自適應(yīng)耗能無(wú)粘結(jié)部分預(yù)應(yīng)力混凝土(UPPC)抗震框架結(jié)構(gòu)。該框架主要特點(diǎn)為在UPPC框架中合理設(shè)置自適應(yīng)耗能元件,并進(jìn)行深入研究其來(lái)改善UPPC框架的抗震性能。擬通過(guò)研究設(shè)置自適應(yīng)耗能元件調(diào)減罕遇地震作用下無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力來(lái)減少預(yù)應(yīng)力梁的抗彎承載力,促使UPPC框架結(jié)構(gòu)在罕遇地震下梁先于柱出現(xiàn)塑性鉸,實(shí)現(xiàn)梁鉸側(cè)移機(jī)制。本文探討了自適應(yīng)耗能UPPC抗震框架的耗能機(jī)理,進(jìn)而對(duì)自適應(yīng)耗能元件進(jìn)行設(shè)計(jì)和試驗(yàn)研究。主要研究工作及結(jié)論如下：1)探討自適應(yīng)耗能UPPC抗震框架的耗能機(jī)理,主要是如何實(shí)現(xiàn)梁鉸耗能機(jī)制：通過(guò)定位鋼筋和箍筋將自適應(yīng)耗能元件設(shè)置于無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的轉(zhuǎn)向處。小震和中震情況下耗能元件處于休眠狀態(tài),預(yù)應(yīng)力框架梁正常工作；罕遇地震下,當(dāng)預(yù)應(yīng)力筋對(duì)耗能元件的作用大于閾值,則耗能元件啟動(dòng)并按設(shè)計(jì)要求發(fā)生變形以減小預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力達(dá)到減小預(yù)應(yīng)力框架梁的承載能力的效果,從而使梁鉸先于柱鉸出現(xiàn)實(shí)現(xiàn)梁鉸機(jī)制。2)給出自適應(yīng)耗能元件的基本構(gòu)造與組裝工藝流程。對(duì)自適應(yīng)耗能元件進(jìn)行概念設(shè)計(jì),對(duì)耗能元件中有限變形盒設(shè)計(jì)時(shí)所涉及參數(shù)對(duì)耗能元件的功能和性質(zhì)要求的影響進(jìn)行分析,為各種預(yù)應(yīng)力框架梁中耗能元件的參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考建議。3)有限變形盒主要是由鑄鐵和碳纖維材料這兩種材料構(gòu)成,通過(guò)試驗(yàn)對(duì)由鑄鐵和碳纖維材料構(gòu)成的試件進(jìn)行力學(xué)性能研究以及參數(shù)分析,其次基于試驗(yàn)的前提下,給出有限變形盒的承載力計(jì)算方法。4)通過(guò)有限元分析軟件ABAQUS建立純鑄鐵、鑄鐵底部粘貼碳纖維布、鑄鐵底部粘貼碳纖維板三種類型的試驗(yàn)研究模型,并對(duì)所建試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行了跨中荷載-位移曲線模擬分析,對(duì)比分析模擬值與試驗(yàn)值之間的差異及產(chǎn)生原因,就有限元軟件分析對(duì)鑄鐵底部粘貼碳纖維材料的受彎性能的可行性做了初步驗(yàn)證。5)研究了有限變形盒破壞時(shí)閾值的確定方法、耗能元件的布置以及驗(yàn)證耗能元件應(yīng)用的可行性,主要是運(yùn)用SAP2000軟件對(duì)罕遇地震作用下一預(yù)應(yīng)力框架梁中采用折線形無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋布置形式的預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行彈塑性動(dòng)力分析。首先給出未布置耗能元件的UPPC框架進(jìn)行抗震性能評(píng)價(jià),為耗能元件的合理布置研究作鋪墊；其次研究罕遇地震下該框架中所需布置的耗能元件破壞時(shí)閾值,主要是通過(guò)有限元軟件分析罕遇地震對(duì)預(yù)應(yīng)力梁中無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力的影響來(lái)確定閡值；最后針對(duì)該結(jié)構(gòu)分析所得到的閾值,進(jìn)而結(jié)合前面的參數(shù)分析及力學(xué)性能分析,給出該結(jié)構(gòu)耗能元件的設(shè)計(jì)以及應(yīng)用效果,得出耗能元件可釋放的預(yù)應(yīng)力能夠達(dá)到約梁內(nèi)預(yù)應(yīng)力總拉力的68.18%。驗(yàn)證了耗能元件應(yīng)用的可行性。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：南京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TU378.4

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本文編號(hào)：2262911