均布荷载作用下板柱体系的受力性能及预应力钢筋布置研究

论文摘要

本文根据板的边界条件和板的基本方程计算出单跨板无梁楼盖的挠度函数方程,并利用该公式对板进行弹性分析,探讨板的内力分布规律,发现板的主弯距等于零的曲线大致成菱形分布于板面,由于连续板挠度函数的边界条件比较复杂,因此没有找到挠度函数的严密解方程,所以利用有限元计算软件对两跨连续板和九格板的受力性能进行分析。我们发现连续板的零弯矩曲线也大致呈菱形分布。通过对单跨板的内力和挠度公式进行简化分析找到单跨板的简化计算模型,并对其进行受力分析和简化计算。通过挠度及内力的分布特点找到影响单跨板的内力和挠度的因素。根据力的传递路径应该简短的原则,提出斜向布置预应力钢筋的设计思路,利用有限元计算软件,分别沿不同方向布置预应力钢筋,确立单跨板和连续板的计算模型,计算不同方向预应力钢筋对板产生的反挠度大小,并进行比较,发现沿0~0和45~0方向布置预应力钢筋反挠度值最大,由于板关于x、y轴对称,因此制定沿0~0、45~0及90~0方向布置预应力钢筋的方案。计算单跨板的沿这两个方向的预应力钢筋按1:1和1:2两种方式布置时,对板的挠度值进行比较,发现0~0和45 0两个方向按1:2比例布置钢筋更为合理。利用虚功原理和屈服线理论,假定单跨板和连续板的屈服模式,对板进行极限分析,得出极限荷载。制作试验模型,对试验数据进行整理和分析,找到荷载与挠度及内力分布的关系,根据试验结果验证理论推导及有限元计算的正确性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.1.1 无梁楼盖的优点
• 1.1.2 无梁楼盖的缺点
• 1.2 简单的回顾
• 1.3 国内外研究的现状及存在的问题
• 1.3.1 国内外研究现状
• 1.3.2 对双向板进行力学分析的三种途径
• 1.3.3 内力分析
• 1.3.4 设计方法
• 1.4 预应力混凝土概况
• 1.4.1 预加应力使混凝土成为弹性材料的概念
• 1.4.2 对混凝土构件施加预应力是为了使高强钢材与混凝土能协调工作的概念
• 1.4.3 施加预应力是实现部分荷载平衡的概念
• 1.5 预应力结构应用的发展
• 1.5.1 部分预应力混凝土概念的应用
• 1.5.2 无粘结预应力筋的应用
• 1.5.3 预应力技术在钢-混凝土组合结构中的应用
• 1.5.4 纤维增强塑料（FRP）筋的研制与应用
• 1.6 本课研究的主要内容
• 第2章 板的弹性分析
• 2.1 计算假定
• 2.2 利用板柱协调,对柱子进行分析
• 2.3 板柱体系挠度函数的建立
• 2.3.1 单跨板挠度函数的建立
• 2.4 单跨板的边界条件
• 2.4.1 确定零弯矩曲线
• 2.5 零弯矩曲线确定
• 2.5.1 找到Mn 的分布规律
• 2.5.2 有限元法计算单跨板和连续板的受力情况
• 2.6 连续板的内力分析
• 2.6.1 设定两跨连续板的计算模型
• 2.6.2 设定三跨连续板（九格板）计算模型
• 2.7 本章小结
• 第3章 影响因素分析
• 3.1 单跨板挠度影响因素分析
• 3.2 单跨板的内力影响因素分析
• 3.3 本章小结
• 第4章 预应力钢筋布置方案研究及优化
• 4.1 无粘结预应力混凝土楼盖
• 4.1.1 无粘结预应力筋的布置形式
• 4.1.2 无粘结预应力混凝土楼盖的试验研究
• 4.2 板柱体系单跨板预应力钢筋布置形式研究
• 4.2.1 单跨板布筋方式研究
• 4.2.2 传统布筋方式与新方案的比较
• 4.3 连续板的预应力钢筋布置方案的研究
• 4.4 预应力钢筋布置方案优化
• 4.5 本章小结
• 第5章 板的极限分析
• 5.1 屈服线理论的简介
• 5.2 屈服线理论的基本概念和假定
• 5.3 估计破坏图形的准则
• 5.4 极限荷载时的条件
• 5.5 屈服线上的极限抵抗矩
• 5.6 极限荷载的确定
• 5.7 作功法
• 5.7.1 虚功方程
• 5.7.2 内力作功的各分量
• 5.8 无梁楼盖的极限承载力分析
• 5.8.1 均布荷载作用下单跨板无梁楼盖极限承载力分析
• 5.8.2 均布荷载作用下连续板无粱楼盖极限承载力分析
• 5.9 本章小结
• 第6章 试验概况及数据分析
• 6.1 试件设计
• 6.2 试验材料及强度
• 6.3 数据采集
• 6.4 加载方案
• 6.5 张拉预应力筋
• 6.6 应变片及位移计布置方案
• 6.7 试验过程中相关图示
• 6.8 试验结果及分析
• 6.9 张拉预应力钢筋对板的影响
• 6.10 荷载与应力应变关系
• 6.11 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢