论文摘要
体外预应力压型钢板与混凝土组合楼板是一种新型的楼板形式,与现浇混凝土结构相比,具有施工周期短、自重轻、增加结构抗震性能的特点,与体内预应力结构相比,具有预应力损失小、易于检测和更换预应力筋、适用于大跨建筑结构等特点,因此,大力发展和研究这种楼板形式具有十分重要的现实意义。将体外预应力应用于压型钢板与混凝土组合板中,这是一个崭新的课题,目前尚未见到有关报道。本论文主要针对体外预应力压型钢板与混凝土组合板的受力性能进行了理论分析和非线性有限元分析,利用有限元分析了各种因素对体外预应力组合板承载力、滑移等力学性能的影响,主要成果有:在考虑体外预应力结构的整体变形的情况下,利用力法建立预应力增量计算公式,推导直线布筋和带有转向块的折线布筋的预应力增量计算公式;根据中和轴位置的不同,分析体外预应力压型钢板与混凝土组合板截面应力应变,推导了体外预应力压型钢板与混凝土组合板的弹性抗弯承载力、极限抗弯承载力以及压型钢板与混凝土交接面的滑移公式;根据压型钢板与混凝土组合板的受力变形特点,利用有限元分析软件ANSYS建立压型钢板与混凝土组合板模型,该模型在压型钢板与混凝土的交接面加入接触单元,使计算结果满足分析精度要求,并与试验结果对比验证,得到一套正确建模方法。利用上述模型,分析了混凝土强度等级、压型钢板强度等级等因素对压型钢板与混凝土组合板承载力的影响,并分析组合板交接面滑移的特点;利用上述建立模型的方法,采用降温处理对组合板施加体外预应力,建立体外预应力压型钢板与混凝土组合板模型,分析混凝土强度等级和厚度、压型钢板强度等级、压型钢板与混凝土交接面摩擦系数、以及施加预应力大小等因素对体外预应力压型钢板与混凝土组合板承载力和滑移的影响。
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摘要ABSTRACT第一章 绪论1.1 研究背景1.2 体外预应力结构及组合楼板发展及现状1.2.1 体外预应力混凝土结构1.2.2 体外预应力组合结构1.2.3 压型钢板与混凝土组合楼盖1.3 本课题研究目的与意义1.4 研究内容第二章 体外预应力结构2.1 体外预应力体系构成2.1.1 构造要求2.1.2 体外预应力束主体的构成2.1.3 体外预应力锚固系统2.1.4 体外预应力转向器构造与装置2.2 体外预应力施工工艺2.2.1 体外预应力施工的一般要求2.2.2 体外预应力施工工艺流程2.2.3 体外预应力束布置的主要原则2.3 体外预应力损失2.3.1 预应力筋的张拉控制应力2.3.2 体外预应力损失的特点2.3.3 体外预应力摩擦损失计算2.4 体外预应力增量推导2.4.1 基本假定2.4.2 预应力增量计算公式2.5 本章小结第三章 体外预应力组合板受力性能分析3.1 基本假定3.2 体外预应力组合板的截面换算3.3 体外预应力组合板受力分析3.3.1 施工阶段3.3.2 使用阶段3.3.3 弹性抗弯承载力3.4 极限抗弯承载力3.4.1 体外预应力筋的极限应力3.4.2 极限抗弯承载力3.5 体外预应力组合板交接面滑移分析3.5.1 均布荷载作用下的滑移计算3.5.2 跨中集中荷载作用下的滑移计算3.6 本章小结第四章 组合板有限元分析4.1 钢筋混凝土结构有限元模型4.1.1 分离式模型4.1.2 整体式模型4.1.3 组合式模型4.2 单元类型及单元选择4.2.1 模拟混凝土的Solid65 单元4.2.2 模拟钢筋的Link8 单元4.2.3 模拟压型钢板的Shell63 的壳单元4.2.4 Targe170-3D 目标单元与Conta174-3D 接触单元4.3 材料模型4.3.1 钢筋、压型钢板本构关系4.3.2 混凝土本构关系及破坏准则4.4 关于接触的理论4.4.1 接触的受力问题4.4.2 ANSYS 中关于接触的理论4.5 压型钢板与混凝土组合板模型建立4.5.1 材料模型的建立4.5.2 网格划分4.5.3 混凝土和压型钢板的接触建立4.6 计算实例4.6.1 试验数据与有限元模拟数据对比4.6.2 混凝土强度等级对组合板承载力的影响4.6.3 压型钢板强度等级对组合板承载力的影响4.7 荷载作用下的组合板交接面滑移特点4.8 本章小结第五章 体外预应力组合板有限元分析5.1 体外预应力组合板有限元模型5.1.1 试件简介5.1.2 有限元分析的基本假定5.1.3 有限元模型建立5.1.4 预应力施加5.2 有限元计算结果分析5.2.1 挠度计算结果分析5.2.2 应力计算结果分析5.2.3 荷载—跨中挠度分析5.2.4 体外预应力组合板交接面滑移分析5.3 本章小结第六章 结论与展望6.1 本文主要结论6.2 展望参考文献作者简介作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文致谢
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