體外預(yù)應(yīng)力鋼—混凝土組合梁負(fù)彎矩區(qū)失穩(wěn)的基礎(chǔ)理論研究.pdf

1、體外預(yù)應(yīng)力組合梁是在普通組合梁外側(cè)，合理布置高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼索，并對(duì)其進(jìn)行張拉，使梁在承受全部外荷載前建立起預(yù)應(yīng)力，該預(yù)應(yīng)力能夠減小或抵消外荷載作用產(chǎn)生的應(yīng)力，達(dá)到改善梁受力性能、提高梁剛度的效果。論文通過(guò)試驗(yàn)、理論和有限元分析，對(duì)預(yù)應(yīng)力連續(xù)組合梁整體和局部失穩(wěn)和失穩(wěn)后的受力性能進(jìn)行了研究，建立了連續(xù)組合梁承載力極限狀態(tài)下有限元計(jì)算模型和分析方法，回歸了計(jì)算組合梁的承載力公式和延性公式，給出了預(yù)應(yīng)力連續(xù)組合梁的內(nèi)力調(diào)幅值的確定方法，完善了

2、預(yù)應(yīng)力連續(xù)組合梁內(nèi)力重分布的設(shè)計(jì)理論。完成的主要工作和得到的主要結(jié)論有： ⑴對(duì)2根兩跨連續(xù)組合梁和2根體外預(yù)應(yīng)力連續(xù)組合梁進(jìn)行了試驗(yàn)研究。試驗(yàn)表明：混凝土開裂引起連續(xù)組合梁負(fù)彎矩區(qū)截面剛度下降，導(dǎo)致試件在較低荷載下就已發(fā)生明顯的內(nèi)力重分布；在負(fù)彎矩作用區(qū)域，預(yù)應(yīng)力的施加有效延緩了裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展，提高了截面的剛度。組合梁負(fù)彎矩區(qū)的承載能力和崩曲后性能皆受穩(wěn)定控制，不考慮屈曲對(duì)承載力和剛度的評(píng)價(jià)會(huì)帶來(lái)不安全的結(jié)果。負(fù)彎矩區(qū)體外預(yù)應(yīng)

3、力索應(yīng)力增量較小，可以忽略不計(jì)。連續(xù)梁的最終破壞表現(xiàn)為負(fù)彎矩鋼梁屈曲和正彎矩區(qū)混凝土壓碎。 ⑵建立了預(yù)應(yīng)力組合梁的ANSYS、ABAQUS有限元計(jì)算模型。計(jì)算模型考慮混凝土的開裂、壓碎，栓釘剪切變形，板件失穩(wěn)等影響因素。采用本文提出的有限元模型，通過(guò)與幾組國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)梁試驗(yàn)結(jié)果的分析對(duì)比，表明有限元數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好，可以較好模擬組合梁在負(fù)彎矩作用下的屈曲和屈曲后力學(xué)行為，為組合梁的深入研究和參數(shù)變化分析提供了一種

4、有效的方法。 ⑶對(duì)受負(fù)彎矩作用的組合梁進(jìn)行了整體穩(wěn)定分析，在能量法和彈性約束壓桿穩(wěn)定理論所推導(dǎo)的組合梁穩(wěn)定承載力計(jì)算方法基礎(chǔ)上，探討了影響組合梁整體側(cè)扭失穩(wěn)的因素。采用有限元分析方法對(duì)預(yù)應(yīng)力組合梁在負(fù)彎矩作用下的承載能力進(jìn)行了200根梁的參數(shù)分析，在此基礎(chǔ)上定義了組合梁柔細(xì)比公式，提出了穩(wěn)定極限承載力的計(jì)算方法和計(jì)算公式。討論了設(shè)置加勁肋和設(shè)置側(cè)向約束支承避免整體失穩(wěn)的方法，推導(dǎo)了負(fù)彎矩作用下，避免組合梁整體側(cè)扭失穩(wěn)的加勁肋和支

5、承設(shè)置的剛度條件和最小間距，對(duì)連續(xù)組合梁的極限承載力設(shè)計(jì)具有參考價(jià)值。 ⑷研究了線彈性狀態(tài)下板的屈曲承載力，探討了影響板件屈曲的因素。采用懸臂梁模型，用有限元分析方法對(duì)局部屈曲情況下的預(yù)應(yīng)力組合連續(xù)梁進(jìn)行了計(jì)算分析，通過(guò)對(duì)影響截面力學(xué)性能各參數(shù)的參數(shù)分析，給出了組合梁在負(fù)彎矩作用下塑性鉸長(zhǎng)度的取值。給出了負(fù)彎矩區(qū)轉(zhuǎn)動(dòng)能力的計(jì)算參數(shù)，回歸了轉(zhuǎn)動(dòng)能力的計(jì)算公式。探討了增強(qiáng)組合梁在負(fù)彎矩作用下延性的具體措施，并給出了設(shè)計(jì)建議。

6、 ⑸推導(dǎo)了普通連續(xù)組合梁在一定延性條件下的調(diào)幅能力，討論了預(yù)應(yīng)力連續(xù)組合梁的調(diào)幅能力，從正負(fù)彎矩區(qū)的承載能力角度推導(dǎo)了不同跨度和荷載分布形式的連續(xù)梁調(diào)幅需求，提出了適用于普通組合梁和預(yù)應(yīng)力組合梁的調(diào)幅能力計(jì)算方法。通過(guò)國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)中的28根試驗(yàn)梁對(duì)照分析，對(duì)本文所提出的調(diào)幅系數(shù)確定方法進(jìn)行了討論，驗(yàn)證了本文方法的正確性。根據(jù)承載力能力推導(dǎo)的調(diào)幅系數(shù)與試驗(yàn)值吻合較好。本文提供的調(diào)幅系數(shù)求法，可有效的發(fā)揮連續(xù)組合梁極限承載力，對(duì)連續(xù)組合梁優(yōu)化