【摘要】：預(yù)應(yīng)力型鋼-混凝土結(jié)構(gòu)是將預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用到型鋼-混凝土結(jié)構(gòu)中形成的一種組合結(jié)構(gòu)形式,該結(jié)構(gòu)形式的梁構(gòu)件具有型鋼-混凝土梁構(gòu)件與預(yù)應(yīng)力混凝土梁構(gòu)件兩者各自的優(yōu)良特性,即:利用預(yù)應(yīng)力技術(shù)提高了梁正常使用狀態(tài)下的抗裂性能,增強構(gòu)件抗變形能力;利用型鋼-混凝土技術(shù)提高了構(gòu)件的極限承載能力,改善梁的延性性能和耗能能力。預(yù)應(yīng)力型鋼-混凝土結(jié)構(gòu)這一結(jié)構(gòu)形式,是對傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)和型鋼-混凝土結(jié)構(gòu)的技術(shù)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(gòu)件的研究,有利于推動該結(jié)構(gòu)構(gòu)件在(超)高層建筑、高聳建筑、巨型結(jié)構(gòu)中應(yīng)用具有重要的應(yīng)用價值。近年來,國內(nèi)外學(xué)者對預(yù)應(yīng)力H型鋼-混凝土梁構(gòu)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(yù)應(yīng)力H型鋼-混凝土梁構(gòu)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(yù)應(yīng)力H型鋼-混凝土簡支梁承載性能、變形性能和連續(xù)梁構(gòu)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(yù)應(yīng)力型鋼-混凝土梁構(gòu)件受彎性能,考慮到型鋼翼緣對混凝土的約束效應(yīng)的影響,建立考慮核心約束效應(yīng)的梁構(gòu)件模型對已有試驗的預(yù)應(yīng)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(chǔ)上設(shè)計7根大尺度預(yù)應(yīng)力型鋼-混凝土簡支梁構(gòu)件,對其建立考慮核心約束效應(yīng)的梁構(gòu)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(yù)應(yīng)力型鋼-混凝土梁的力學(xué)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(yù)應(yīng)力型鋼-混凝土梁構(gòu)件變形性能,對已有試驗構(gòu)件建立考慮核心約束作用的梁構(gòu)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(jié)果進行對比,在試驗結(jié)果與模擬結(jié)果吻合度較高的情況下,開展了大尺度預(yù)應(yīng)力型鋼-混凝土簡支梁構(gòu)件變形性能的研究,探討型鋼含鋼量、預(yù)應(yīng)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(jié)果表明:型鋼含鋼量和預(yù)應(yīng)力度的增強能夠有效地提高構(gòu)件抗變形性能。(3)為研究預(yù)應(yīng)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(yīng)的影響,建立考慮核心約束效應(yīng)的預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力H型鋼-混凝土連續(xù)組合梁構(gòu)件進行仿真模擬分析�；诜抡婺M結(jié)果與試驗結(jié)果較高的吻合度,對此類連續(xù)梁構(gòu)件進行了擴參數(shù)分析,探討預(yù)應(yīng)力度、型鋼含鋼量和型鋼高度與截面總高度之比μ對構(gòu)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(diào)幅系數(shù)的建議公式。(4)設(shè)計7根大尺度預(yù)應(yīng)力型鋼-混凝土連續(xù)組合梁構(gòu)件,并對其建立數(shù)值仿真模型,所得大尺度預(yù)應(yīng)力H型鋼-混凝土連續(xù)組合梁彎矩調(diào)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(diào)幅系數(shù)β的建議公式對大尺度預(yù)應(yīng)力H型鋼-混凝土連續(xù)組合梁調(diào)幅系數(shù)仍有較好的適用性,可按照彎矩調(diào)幅系數(shù)計算公式進行彎矩調(diào)幅設(shè)計。
【學(xué)位授予單位】：東北林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TU398.9
【圖文】：

著名學(xué)者趙鴻鐵等提出型鋼－混凝土梁構(gòu)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(yīng)力計算方法如下：逡逑（１）混凝土單軸拉伸應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系逡逑圖２－１為混凝土塑性損傷受拉應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系曲線，由混凝土單軸拉伸應(yīng)力－應(yīng)變曲逡逑線可以看出，當(dāng)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(yīng)逡逑力和開裂應(yīng)變關(guān)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(yīng)力－應(yīng)變曲線逡逑在有限元分析中，開裂應(yīng)變?yōu)榛炷量倯?yīng)變與無損傷彈性應(yīng)變的差值，根據(jù)圖２－１逡逑混凝土塑性損傷受拉應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)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(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系逡逑圖２－２為混凝土塑性損傷受壓應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系，由混凝土單軸壓縮應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系曲逡逑線可以看出，當(dāng)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(yīng)力－應(yīng)變關(guān)逡逑系呈線性變化，隨著應(yīng)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(yīng)力逡逑和應(yīng)變關(guān)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(yīng)力－應(yīng)變曲線逡逑在有限元分析中，受壓非彈性應(yīng)變?yōu)榛炷量倯?yīng)變與無損傷彈性應(yīng)變的差值，由圖逡逑２－２混凝土塑性損傷應(yīng)力＿應(yīng)變關(guān)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