简支梁板中无粘结筋应力增量计算方法研究

论文摘要

无粘结预应力混凝土结构是预应力混凝土结构的重要组成部分,在建筑结构和桥梁结构中已经得到广泛应用,但无粘结筋应力增量的计算一直是推广无粘结预应力技术过程中的十分重要且棘手的问题。过去,人们对预应力混凝土结构中无粘结筋应力增量的研究多以试验手段为主。虽然经过试验数据回归得到的计算公式与实际联系紧密,但由于客观条件限制难以对影响无粘结筋应力增量的诸多重要因素考虑周全。因此,编制无粘结预应力混凝土简支梁板非线性仿真计算程序,进行全面考虑各影响因素的仿真试验,考察无粘结筋的应力增长规律不论是对变形与裂缝验算,还是对结构抗力计算都是十分必要的。由于以往预应力混凝土简支梁板中无粘结筋极限应力增量计算方法研究或仅考虑综合配筋指标β0影响,或仅考虑预应力筋配筋率的影响,或仅粗线条地给出取用值,使得按公式所得极限应力预估值与试验值有较大偏差,同时正常使用阶段无粘结筋应力增长规律研究甚少。基于这些问题,该非线性仿真计算程序的编制思路为:在正常使用阶段采用等刚度法进行变形计算,进而确定该阶段无粘结筋应力增长规律;当跨中控制截面出现塑性铰后,通过引入梁的整体变形协调条件解决平截面假定不再适用于无粘结筋这一难题,采用弯矩—曲率非线性分析法,以跨中控制截面压区混凝土外边缘应变达到极限压应变为简支梁极限承载能力标志,最终确定简支梁中无粘结筋应力增长规律。应用非线性仿真程序,以预应力筋配筋指标βp、非预应力受拉钢筋配筋指标βs、非预应力受压钢筋配筋指标βs’及受压翼缘等效配筋指标βf’、跨高比l /h、加载形式、预应力筋布筋型式等基本因素进行了大量的仿真试验。基于仿真试验结果,分析了影响正常使用阶段无粘结筋应力增长规律的主要因素,建立了预应力混凝土简支梁中无粘结筋等效折减系数α的计算公式;提出了承载能力极限状态下预应力混凝土简支梁中无粘结筋应力增量计算公式,与相关试验结果进行了比较,验证了公式的适用性。为无粘结预应力混凝土结构设计提供部分依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 正常使用阶段无粘结筋应力增量研究现状
• 1.2.2 无粘结筋极限应力增量研究现状
• 1.2.3 对国内外研究成果的认识
• 1.3 本文应开展的工作
• 第2章 无粘结部分预应力混凝土结构全过程分析
• 2.1 基本思想的形成
• 2.2 程序编制
• 2.2.1 基本假定与材料本构关系
• 2.2.2 截面弯矩－曲率分析
• 2.2.3 正常使用阶段无粘结筋应力增量计算分析
• 2.2.4 承载能力极限状态无粘结筋应力增量计算分析
• 2.2.5 程序框图
• 2.3 与已有试验的比较
• 2.4 本章小结
• 第3章 混凝土简支梁板中无粘结筋应力增长规律
• 3.1 模拟梁设计
• 3.1.1 加载示意图及配筋简图
• 3.1.2 模拟梁分类及配筋情况
• 3.2 正常使用阶段无粘结筋应力增长规律
• 3.2.1 电算结果及分析
• 3.2.2 无粘结筋等效折减系数计算关系公式的建立
• 3.3 无粘结筋极限应力增量计算
• 3.3.1 电算结果及分析
• 3.3.2 无粘结筋极限应力增量计算公式的建立
• 3.4 本章小结
• 第4章 无粘结筋极限应力增量计算公式对比分析
• 4.1 引言
• 4.2 分析方法
• 4.3 对比结果
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢