體外預應力鋼—混凝土組合梁負彎矩區(qū)失穩(wěn)的基礎理論研究.pdf

1、體外預應力組合梁是在普通組合梁外側，合理布置高強度預應力鋼索，并對其進行張拉，使梁在承受全部外荷載前建立起預應力，該預應力能夠減小或抵消外荷載作用產(chǎn)生的應力，達到改善梁受力性能、提高梁剛度的效果。論文通過試驗、理論和有限元分析，對預應力連續(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)下有限元計算模型和分析方法，回歸了計算組合梁的承載力公式和延性公式，給出了預應力連續(xù)組合梁的內(nèi)力調(diào)幅值的確定方法，完善了

2、預應力連續(xù)組合梁內(nèi)力重分布的設計理論。完成的主要工作和得到的主要結論有： ⑴對2根兩跨連續(xù)組合梁和2根體外預應力連續(xù)組合梁進行了試驗研究。試驗表明：混凝土開裂引起連續(xù)組合梁負彎矩區(qū)截面剛度下降，導致試件在較低荷載下就已發(fā)生明顯的內(nèi)力重分布；在負彎矩作用區(qū)域，預應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，不考慮屈曲對承載力和剛度的評價會帶來不安全的結果。負彎矩區(qū)體外預應

3、力索應力增量較小，可以忽略不計。連續(xù)梁的最終破壞表現(xiàn)為負彎矩鋼梁屈曲和正彎矩區(qū)混凝土壓碎。 ⑵建立了預應力組合梁的ANSYS、ABAQUS有限元計算模型。計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，通過與幾組國內(nèi)外文獻報導梁試驗結果的分析對比，表明有限元數(shù)值模擬結果與試驗結果吻合良好，可以較好模擬組合梁在負彎矩作用下的屈曲和屈曲后力學行為，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對受負彎矩作用的組合梁進行了整體穩(wěn)定分析，在能量法和彈性約束壓桿穩(wěn)定理論所推導的組合梁穩(wěn)定承載力計算方法基礎上，探討了影響組合梁整體側扭失穩(wěn)的因素。采用有限元分析方法對預應力組合梁在負彎矩作用下的承載能力進行了200根梁的參數(shù)分析，在此基礎上定義了組合梁柔細比公式，提出了穩(wěn)定極限承載力的計算方法和計算公式。討論了設置加勁肋和設置側向約束支承避免整體失穩(wěn)的方法，推導了負彎矩作用下，避免組合梁整體側扭失穩(wěn)的加勁肋和支

5、承設置的剛度條件和最小間距，對連續(xù)組合梁的極限承載力設計具有參考價值。 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局部屈曲情況下的預應力組合連續(xù)梁進行了計算分析，通過對影響截面力學性能各參數(shù)的參數(shù)分析，給出了組合梁在負彎矩作用下塑性鉸長度的取值。給出了負彎矩區(qū)轉動能力的計算參數(shù)，回歸了轉動能力的計算公式。探討了增強組合梁在負彎矩作用下延性的具體措施，并給出了設計建議。

6、 ⑸推導了普通連續(xù)組合梁在一定延性條件下的調(diào)幅能力，討論了預應力連續(xù)組合梁的調(diào)幅能力，從正負彎矩區(qū)的承載能力角度推導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應力組合梁的調(diào)幅能力計算方法。通過國內(nèi)外文獻中的28根試驗梁對照分析，對本文所提出的調(diào)幅系數(shù)確定方法進行了討論，驗證了本文方法的正確性。根據(jù)承載力能力推導的調(diào)幅系數(shù)與試驗值吻合較好。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，對連續(xù)組合梁優(yōu)化