大型鋼筋混凝土空心梁受力性能有限元分析.pdf

1、為了避免立井凍結(jié)法施工增加井塔的建設(shè)成本和施工周期，需將井塔設(shè)計(jì)為帶轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)。由于托柱式轉(zhuǎn)換梁大跨度和上部傳遞的巨大荷載，截面尺寸不可避免的高而大，而箱形截面梁有著良好的受力性能，又可以提高截面利用率。因此對(duì)大型鋼筋混凝土空心轉(zhuǎn)換梁受力性能進(jìn)行研究具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。
　　本文在總結(jié)分析托柱轉(zhuǎn)換梁和箱形截面梁的受力性能及設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上，以中天合創(chuàng)能源有限責(zé)任公司門克慶礦井主立井井塔轉(zhuǎn)換梁為研究對(duì)象，設(shè)計(jì)了滿足要求的實(shí)腹梁

2、，在保證鋼筋用量不變前提下，將實(shí)腹梁改為空心梁，采用有限元數(shù)值模擬對(duì)不同截面參數(shù)空心梁的極限承載力、設(shè)計(jì)荷載下的撓度及頂板混凝土壓應(yīng)力、開裂荷載、鋼筋屈服荷載和空心梁破壞模式進(jìn)行分析，得出以下研究結(jié)論：（1）空心梁的空心率對(duì)其承載力、荷載作用下的撓度有很大的影響，M-2梁空心率為43％時(shí)，與實(shí)腹梁相比，開裂荷載降低了21.05%，底部縱筋屈服荷載降低了3.36%，極限承載力降低了10.6%，設(shè)計(jì)荷載為空心梁極限承載力的66.63%；設(shè)計(jì)

3、荷載作用下的撓度增加了30.36%，但仍小于規(guī)范要求的80mm限值；破壞模式由實(shí)腹梁的彎曲破壞轉(zhuǎn)變成空心梁的剪壓破壞。（2）底板厚度的增加可以降低支座附近的應(yīng)力集中，減緩支座附近腹板斜裂縫下端混凝土被過早壓碎。頂板厚度的增加可以降低加載點(diǎn)處的應(yīng)力集中，提高空心梁剛度。腹板厚度增加可以提高空心梁抗剪能力，減輕斜裂縫發(fā)展，使空心梁由剪壓破壞向彎曲破壞轉(zhuǎn)變。本轉(zhuǎn)換梁底板、頂板、腹板的最佳厚度均為500mm。（3）梁端的實(shí)腹部分可以大大減輕支座

4、處腹板下部斜裂縫的開裂發(fā)展，避免過早的發(fā)生剪壓破壞，提高梁的抗剪能力，同時(shí)有效抑制彎剪區(qū)斜裂縫的開展。實(shí)腹段最佳長(zhǎng)度為2400mm。（4）空心梁設(shè)置承托和倒角可以提高梁的剛度、極限承載力，降低撓度及底板、頂板和腹板交界處的應(yīng)力集中現(xiàn)象，改善梁的受力性能，同時(shí)使裂縫的發(fā)展較均勻。
　　本文通過對(duì)大型鋼筋混凝土空心梁進(jìn)行一系列有限元數(shù)值模擬，并和實(shí)腹梁的受力性能進(jìn)行對(duì)比，得出了空心轉(zhuǎn)換梁的一些設(shè)計(jì)及施工建議，為進(jìn)一步理論研究和工程設(shè)計(jì)