地下结构混凝土倒T形叠合板楼盖双向受力性能分析及应用

论文摘要

混凝土叠合结构是在预制构件上加浇一层现浇混凝土而形成的一种装配整体式结构,在底部采用预制构件(预应力或非预应力),上部现浇混凝土,二者共同形成整体受力结构。传统薄板叠合板的预制薄板太薄,预制、运输和吊装都比较困难,且在施工安装过程中需设置临时支撑,极大的限制了叠合结构的推广使用。为了克服这种缺陷,故采用了预应力倒T形叠合板代替叠合薄板。预应力倒T形叠合板肋部厚度已达到叠合板的最终设计厚度,在施工过程中不需安装任何支撑,叠合面位于倒T形叠合板的翼缘部分。利用高强度钢筋和高强混凝土形成高效预应力混凝土叠合板楼盖,由工厂化制作成倒T形预应力叠合式构件,运至工程现场安装,与现浇混凝土叠合成新型装配整体式楼盖结构。本文首先讨论了二次受力叠合结构和倒T形叠合结构的二阶段受力性能特点。倒T形预制板通过后浇混凝土叠合成整体楼盖后,由于后浇混凝土的整体作用,使得叠合结构存在双向受力特性。本文采用大型有限元软件ANSYS建立模型,通过非线性分析研究倒T形叠合板楼盖的双向受力效应及变化情况。主要研究内容和成果如下：混凝土倒T形板叠合后存在双向受力效应,且随着板厚的增加这种双向受力效应愈明显。对同一板厚,当长边与短边比值的增大,双受力效应呈减小趋势。这可以在倒T形板的设计施工中运用,使得倒T板更好的在工程中发挥作用,提高叠合结构的优势。应用正交各向异性理论分析了倒T形叠合板楼盖结构,用实例证明了各向同性板与各向异性板最主要的是挠度的不同,对板的内力和应力不受影响,但倒T形空心板的各向异性程度是有限的。在实际中,可视各向异性空心板简化为各向同性实心板。倒T形空心板解决了跨度和自重的难点,且保留了实心板的优点,在受力性能上体现出了很大的优势。故在设计中可仍按同性板进行设计。将预应力混凝土倒T形叠合板与PK预应力叠合板对比分析,PK板预制板底板部分比倒T形板只有30mm,所以在施工中极易断裂破坏,在板肋中间穿孔钢筋给施工带来了极大的不便。将倒T形叠合板与现浇混凝土板相比,由计算知,倒T形叠合板楼盖可大大的节省钢筋量。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 混凝土叠合结构研究背景
• 1.3 国内外研究概述
• 1.3.1 混凝土叠合结构国外概况
• 1.3.2 混凝土叠合结构国内概况
• 1.4 混凝土叠合结构优缺点
• 1.5 预应力混凝土倒T形叠合板研究概况
• 1.6 本文的研究目的及研究内容
• 1.6.1 研究目的
• 1.6.2 研究内容
• 第二章 倒T形叠合楼盖的分析研究
• 2.1 二次叠合受弯构件受力性能
• 2.1.1 应力超前
• 2.1.2 应变滞后
• 2.1.3 正截面弯矩转移性能
• 2.2 倒T形叠合板受力性能研究
• 2.2.1 设计规定
• 2.2.2 倒T形叠合板应力超前和应变滞后特征
• 2.2.3 倒T形叠合连续板受力分析
• 2.2.4 倒T形叠合板刚度分析
• 2.3 本章小结
• 第三章 倒T形叠合板非线性有限元分析
• 3.1 有限元软件简介
• 3.1.1 有限元法的优点
• 3.1.2 ANSYS软件的特点
• 3.2 钢筋混凝土非线性分析
• 3.2.1 非线性分析的意义
• 3.2.2 非线性分析的思路
• 3.2.3 非线性有限元分析方法
• 3.3 混凝土破坏准则
• 3.3.1 破坏包络面的形状及表达式
• 3.3.2 古典强度理论
• 3.3.3 混凝土强度准则
• 3.4 混凝土材料本构模型
• 3.4.1 钢筋的应力应变关系
• 3.4.2 混凝土的应力应变关系
• 3.5 钢筋混凝土有限元模型
• 3.5.1 钢筋混凝土单元
• 3.5.2 钢筋混凝土有限元模型
• 3.6 倒T形叠合简支板数值模拟与对比分析
• 3.6.1 预制倒T形板YTB3010非线性有限元分析
• 3.6.2 预应力倒T形板反拱影响
• 3.7 本章小结
• 第四章 地下结构倒T形叠合板双向分析
• 4.1 基于正交各向异性理论分析倒T形板方法
• 4.1.1 采用刚度等效的正交各向异性实心板分析倒T形空心板
• 4.1.2 预应力倒T形叠合板弹性基本假设
• 4.1.3 正交各向异性板微分方程
• 4.1.4 倒T形空心板刚度分析
• 4.1.5 计算实例
• 4.2 地下结构预应力倒T形叠合板双向作用有限元分析
• 4.3 倒T板与PK预应力混凝土叠合板对比
• 4.4 倒T板用钢量与现浇板对比
• 4.5 本章小结
• 第五章 倒T形叠合板楼屋盖的工程应用
• 5.1 倒T形预制板工程设计
• 5.2 倒T板工程实例
• 5.2.1 湖南省女子监狱职工住宅楼工程
• 5.2.2 湖南工业职业技术学院实验楼工程
• 第六章 结论与展望
• 6.1 本文主要结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间的研究成果
• 1.攻读学位期间参与的项目
• 2.攻读学位期间发表的论文