预应力钢板夹心混凝土组合板受力性能研究

论文摘要

钢板夹心混凝土组合板是一种新型的结构形式,是由相对较薄的两层钢板和夹在其中的混凝土板组成的,钢板和核心混凝土板之间是由焊接在钢板上的剪力连接件连接的。这种结构单元在各种防护结构、快速抢修工程,以及在高层建筑的剪力墙和基础中有着广泛的应用。近年来,许多专家学者对钢板夹心混凝土组合结构的工作性能进行了大量的研究,从这些研究成果中可以发现这种结构具有较高的抗弯能力和抗剪能力,但是由于其刚度较小,在破坏时会产生较大的变形,而且结构在外荷载作用的初期,受拉区混凝土就开始产生裂缝,进而影响结构的使用。为了改善结构受力性能,引入预应力技术而形成预应力钢板夹心混凝土组合板,这是一个崭新的课题,目前尚未见到有关报道。本文采用理论分析和数值计算相结合的方法对预应力钢板夹心混凝土组合板的受力性能进行研究,较系统地建立了适合于预应力组合板受力性能的理论计算体系,具体工作如下：给出了无粘结预应力筋直线、折线和曲线布筋,以及有粘结预应力筋直线布筋时预应力简支组合板在不同阶段各截面的应力计算公式；建立了有粘结和无粘结预应力简支组合板的抗裂承载力、弹性抗弯承载力和极限抗弯承载力的计算公式；建立了考虑预应力影响的交接面滑移计算公式,交接面滑移效应和预应力影响下的变形计算公式和轴向力计算公式；通过理论计算和算例分析,得到了不同连接件刚度、不同荷载大小、不同混凝土强度等级以及不同含钢率作用下的滑移和轴向力沿板长分布曲线；考虑预应力增量对滑移和轴向力的影响,结果表明考虑预应力增量和不考虑预应力增量对滑移和轴向力计算结果影响不大,可以忽略预应力增量的影响；对预应力连续组合板进行了受力分析；开发研制了预应力钢板夹心混凝土组合板非线性全过程分析程序,得到了预应力组合板的弯矩-曲率、荷载-变形的关系曲线。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 钢-混凝土组合结构简介
• 1.1.2 预应力钢-混凝土组合结构简介
• 1.2 钢板夹心混凝土组合结构
• 1.2.1 钢板夹心混凝土组合结构简介
• 1.2.2 钢板夹心混凝土组合结构的研究现状
• 1.3 预应力钢板夹心混凝土组合板
• 1.3.1 预应力钢板夹心混凝土组合板简介
• 1.3.2 预应力钢板夹心混凝土组合板的研究现状
• 1.3.3 预应力钢板夹心混凝土组合板的研究意义
• 1.4 研究内容
• 第2章 预应力简支组合板受力性能
• 2.1 施加预应力方法
• 2.1.1 施工方法
• 2.1.2 布置预应力钢筋方式
• 2.2 等效荷载法
• 2.2.1 直线布置预应力筋的等效荷载
• 2.2.2 折线布置预应力筋的等效荷载
• 2.2.3 曲线布置预应力筋的等效荷载
• 2.3 截面几何特征
• 2.3.1 换算成混凝土的组合截面
• 2.3.2 换算成钢的组合截面
• 2.4 弹性应力分析
• 2.4.1 无粘结简支组合板
• 2.4.2 有粘结简支组合板
• 2.5 抗裂承载力计算
• 2.6 弹性极限承载力计算
• 2.7 塑性极限承载力计算
• 2.8 小结
• 第3章 交接面滑移变形及轴向力计算
• 3.1 交接面滑移计算
• 3.1.1 微分方程的建立
• 3.1.2 滑移计算
• 3.1.3 算例分析
• 3.2 滑移效应影响下的变形计算
• 3.2.1 完全交互作用下的变形计算
• 3.2.2 附加变形计算
• 3.2.3 初始变形计算
• 3.2.4 变形计算
• 3.3 轴向力计算
• 3.3.1 微分方程的建立
• 3.3.2 轴力计算
• 3.3.3 算例分析
• 3.4 小结
• 第4章 预应力连续组合板受力性能
• 4.1 施加预应力方法
• 4.1.1 施工方法
• 4.1.2 布置预应力钢筋方式
• 4.2 预应力连续板的等效荷载
• 4.3 弹性应力分析
• 4.3.1 张拉阶段
• 4.3.2 完成第一批预应力损失
• 4.3.3 完成全部预应力损失
• 4.3.4 消压阶段
• 4.4 抗裂承载力计算
• 4.5 弹性极限承载力计算
• 4.6 塑性极限承载力计算
• 4.7 小结
• 第5章 预应力组合板全过程分析
• 5.1 材料本构关系
• 5.1.1 混凝土应力-应变关系
• 5.1.2 钢材的应力-应变关系
• 5.2 全过程非线性分析法
• 5.2.1 组合板板面划分
• 5.2.2 弯矩-曲率计算
• 5.2.3 荷载—变形计算
• 5.3 小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历