預制帶肋底板混凝土疊合空心樓板的試驗與數(shù)值模擬研究.pdf

1、結(jié)合預制帶肋底板混凝土疊合樓板體系與現(xiàn)澆空心樓板的優(yōu)點，提出在預制帶肋底板上有規(guī)律的填入筒芯內(nèi)模后疊合形成一種新型疊合空心樓板。為了能將這種新型樓板應用到工程實際中，需要對其進行系統(tǒng)的試驗研究和理論分析。本文對這種疊合空心板在布置筒芯內(nèi)模后的疊合面抗剪性能、預應力方向簡支板帶受力性能、拼縫方向簡支板帶受力特點以及四邊簡支混凝土疊合空心雙向板的雙向受力效應進行了系統(tǒng)的試驗研究與有限元分析，提出了相應的彈性計算理論和塑性計算方法。
　

2、　(1)進行了20塊疊合實心試件和疊合空心試件的推開試驗(push-off test)和有限元分析，驗證了預制帶肋底板肋上孔洞在疊合后提供的“連鎖咬合效應”的有效性。試驗表明，布置筒芯內(nèi)模沒有對疊合面的抗剪性能產(chǎn)生明顯影響，在疊合面抗剪強度較高時，孔間肋的抗剪強度會成為試件破壞的主控因素。結(jié)合試驗結(jié)果，確定了適合于進行疊合樓板疊合面界面行為模擬的有限元接觸力學參數(shù)，分析得出了疊合樓板疊合面抗剪力各組成部分所占比例，為預制帶肋底板混凝土疊

3、合空心樓板的有限元數(shù)值分析提供了可靠的理論依據(jù)。
　　(2)進行了10塊不同預制底板類型和截面尺寸的疊合空心板預應力方向簡支板帶的抗彎、抗剪試驗及有限元分析。結(jié)果表明:疊合空心板與現(xiàn)澆空心板表現(xiàn)出相同的受力特點和變形特征，按筒芯最薄弱翼緣處的Ⅰ形截面計算的疊合板抗彎性能指標和抗剪性能指標均與實測值吻合較好;在所研究的板厚范圍內(nèi)，筒芯直徑大小及布置方式的變化并未造成疊合面出現(xiàn)開裂滑移現(xiàn)象，但不同程度地削弱了試件的受拉剛化作用，建議疊

4、合空心板開裂后的短期剛度取控制截面的開裂剛度。通過疊合面受力分析，將橫孔板孔間肋寬度和上下翼緣厚度的計算限值與樓板實際構(gòu)造尺寸進行對比發(fā)現(xiàn)，實際工程中疊合面的抗剪強度可滿足安全使用要求。
　　(3)結(jié)合預制帶肋底板混凝土疊合樓板在拼縫方向的板帶試驗，對試驗板帶的裂縫開展形態(tài)、極限承載力、短期剛度進行了較為詳細的試驗與理論分析。分析結(jié)果表明拼縫處的受力鋼筋應力超前現(xiàn)象是造成板帶力學性能與破壞形態(tài)改變的主要原因。以此為依據(jù)，結(jié)合試驗結(jié)

5、果，基于拼縫處鋼筋應力分析、等效拉力法及有限元參數(shù)分析得出了適合于拼縫方向簡支板帶的裂縫開展、極限承載力以及短期剛度計算公式。公式計算結(jié)果與試驗結(jié)果均表明，拼縫處設置拼縫抗裂鋼筋有利于裂縫寬度控制和充分發(fā)揮拼縫方向板帶的承載力，但對試件開裂后剛度的影響有限。
　　(4)完成了一塊跨度為4m×4m的四邊簡支疊合空心樓板的靜力試驗和有限元分析。試驗表明，疊合空心板與現(xiàn)澆樓板表現(xiàn)出相似的變形特征與破壞形態(tài)，疊合面未觀察到開裂現(xiàn)象，板底形

6、成了沿對角線開展的塑形鉸線，通過荷載-變形關(guān)系觀察到的剛度異性特征不明顯。通過分析對稱位置處正交方向鋼筋、混凝土的應變發(fā)展規(guī)律表明，拼縫方向受力鋼筋在加載的中前期存在應力超前現(xiàn)象，加載后期與預應力鋼筋趨于一致;拼縫方向的混凝土應變存在應變超前現(xiàn)象，在1/4加載區(qū)域附近明顯大于預應力方向混凝土應變，說明拼縫方向樓板的裂縫先于預應力方向開展，應注意該方向的裂縫寬度控制。結(jié)合有限元分析表明，疊合空心樓板仍屬于正交各向異性板，應按正交各向異性板