高強輕集料混凝土構(gòu)件優(yōu)化設(shè)計與性能研究.pdf

1、結(jié)構(gòu)輕集料混凝土具有輕質(zhì)、抗震性好、耐久性高的特點，特別適用于高層建筑、橋梁等大跨度結(jié)構(gòu)工程，以及地質(zhì)條件復(fù)雜和對材料耐久性有特殊要求的重點工程建設(shè)，并對各種工程具有廣泛意義，其應(yīng)用前景非常廣闊。本論文在對高強輕集料混凝土制備技術(shù)與基本材性的研究基礎(chǔ)之上，采用試驗、有限元模擬與工程應(yīng)用相結(jié)合的研究方法對鋼筋及預(yù)應(yīng)力高強輕集料混凝土構(gòu)件性能進行了深入、系統(tǒng)的研究，揭示了材料與構(gòu)件之間的相關(guān)性，提出輕集料混凝土構(gòu)件優(yōu)化設(shè)計方法。研究成果為修

2、訂《輕集料混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》與編制《輕集料混凝土橋梁設(shè)計規(guī)范》提供了重要的參考，對于促進該類材料廣泛用于橋梁結(jié)構(gòu)意義重大。 本文進行的主要工作和取得的重要成果有： 探明了影響高強輕集料混凝土物理力學(xué)性能的主要因素，確定了制備LC40～LC60高強輕集料混凝土的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)，利用800級高強輕集料與42.5級普通硅酸鹽水泥為主要原料制備出具有高工作性能、高性價比的LC40～LC60輕集料混凝土；回歸出LC40～LC60高

3、強輕集料混凝土應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系數(shù)學(xué)表達式，為結(jié)構(gòu)設(shè)計與有限元分析奠定了理論基礎(chǔ)。 系統(tǒng)研究了LC40～LC60鋼筋輕集料混凝土抗彎構(gòu)件的性能，研究了鋼筋輕集料混凝土構(gòu)件的正截面承載力、延性、開裂荷載以及破壞特征，驗證了普通混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范公式對于高強輕集料混凝土的適用性，修正了矩形截面梁開裂彎矩計算公式。 結(jié)合依托工程，設(shè)計制作一片20m預(yù)應(yīng)力高強輕集料混凝土實體梁，研究了預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的荷載、撓度、混凝土變形之間關(guān)系；利用

4、ANSYS有限元分析軟件與計算機技術(shù)，建立了有效、適用的預(yù)應(yīng)力輕質(zhì)混凝土結(jié)構(gòu)有限元模型；利用該模型模擬研究了構(gòu)件在預(yù)應(yīng)力和荷載作用下的力學(xué)行為，以及端部錨固區(qū)混凝土應(yīng)力分布特征，探明了預(yù)應(yīng)力構(gòu)件端部錨固區(qū)混凝土開裂的原因，提出了能夠有效解決預(yù)應(yīng)力輕集料混凝土構(gòu)件端部開裂問題的結(jié)構(gòu)梯度設(shè)計方法，確定了構(gòu)件端部結(jié)構(gòu)與材料最優(yōu)參數(shù)。 深入研究了預(yù)應(yīng)力輕集料混凝土構(gòu)件的長期徐變效應(yīng)。探明了LC40輕集料混凝土的徐變特性，回歸出14d齡期

5、預(yù)應(yīng)力張拉的輕集料混凝土徐變系數(shù)公式，推導(dǎo)出有限元分析蠕變準則系數(shù)C1值的計算式，為利用有限元模型分析構(gòu)件的長期徐變效應(yīng)奠定了基礎(chǔ)；模擬研究了構(gòu)件分別在裸梁狀態(tài)與使用荷載作用狀態(tài)下的預(yù)應(yīng)力損失及撓度變化規(guī)律，比較了輕集料混凝土與普通混凝土構(gòu)件長期徐變效應(yīng)。 系統(tǒng)研究了輕集料混凝土澆注、振搗、養(yǎng)護等施工工藝，預(yù)應(yīng)力張拉工藝與控制方法等輕集料混凝土橋梁工程應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，研究結(jié)果為輕集料混凝土廣泛用于橋梁結(jié)構(gòu)提供了重要參考。研制開發(fā)