預(yù)應(yīng)力型鋼混泥土框架試驗(yàn)研究和設(shè)計(jì)理論
2017-01-03
預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土結(jié)構(gòu)是在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中配置軋制或焊接型鋼的組合結(jié)構(gòu)，它結(jié)合了預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)與型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn).國內(nèi)外已對型鋼混凝土結(jié)構(gòu)作了一些研究 ［1-5］，而對預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土結(jié)構(gòu)僅作了少量的研究.文獻(xiàn) ［6-9］通過預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土簡支梁、連續(xù)梁的豎向靜力實(shí)驗(yàn)，對預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的承載力、裂縫分布與開展及變形發(fā)展情況進(jìn)行了初步研究，實(shí)驗(yàn)表明在型鋼混凝土梁中施加預(yù)應(yīng)力，能夠提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力，較好地改善型鋼混凝土梁的抗裂性能，抑制裂縫開展和增加構(gòu)件的剛度.實(shí)際工程大多數(shù)為有側(cè)向約束的超靜定結(jié)構(gòu)如框架結(jié)構(gòu)等，目前還沒有關(guān)于約束影響下預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土框架的實(shí)驗(yàn)研究與理論分析.
本文研究有約束的預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的受力性能特征和設(shè)計(jì)計(jì)算理論，基于兩榀大尺度后張有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力全型鋼混凝土框架的靜力試驗(yàn)，系統(tǒng)地研究和分析了預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土框架梁的破壞形態(tài)、彎矩調(diào)幅、抗裂性能、裂縫分布和變形規(guī)律，進(jìn)而分析次內(nèi)力產(chǎn)生的本質(zhì)，提出了考慮次內(nèi)力包括次彎矩、次軸力的預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的抗彎極限承載力、抗裂度、剛度及最大裂縫寬度計(jì)算公式，計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合較好.本文作為在編國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《預(yù)應(yīng)力混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范》的在研項(xiàng)目，所提計(jì)算理論反映了現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)理論的思想，為規(guī)范中“預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土結(jié)構(gòu)”一章的編制提供依據(jù).1 預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土框架試驗(yàn)研究及
現(xiàn)象分析1.1 試驗(yàn)框架概況
為增加試驗(yàn)結(jié)果的可信度,試驗(yàn)采用大比例的試驗(yàn)構(gòu)件, 主要考察框架梁控制截面縱向受力筋改變時(shí)結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)特征.框架柱中線長度為8.2 m, 構(gòu)件配置足夠的箍筋以防止剪切破壞， XGKJ1縱筋采用6Ф18(HRB400)；XGKJ2縱筋采用6Ф22 (HRB400)，內(nèi)置型鋼鋼材型號為Q235，梁中型鋼為Ι290×100×8×10,柱型鋼為Ι280×120×8×14，連接螺栓M20為8.8級摩擦性高強(qiáng)螺栓.柱內(nèi)型鋼上下翼緣、梁端型鋼上翼緣設(shè)兩排Ф19@200栓釘. 裂縫寬度理論計(jì)算值與試驗(yàn)值的比值為1.08±0.10，說明理論公式具有較高的精度，可用于計(jì)算正常使用階段預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土框架梁的最大裂縫寬度.4 結(jié) 論
1)預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土框架梁發(fā)生類似于鋼筋混凝土適筋梁的正截面受彎破壞,屬延性破壞.結(jié)構(gòu)中型鋼和預(yù)應(yīng)力的存在，抑制了裂縫的開展，受力筋屈服前，使構(gòu)件在荷載增加的情況下出現(xiàn)了裂縫發(fā)展的“停滯”現(xiàn)象，這種現(xiàn)象使框架梁達(dá)到開裂荷載后，不因混凝土的開裂而在荷載撓度曲線上出現(xiàn)明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn).
2) 試驗(yàn)構(gòu)件梁端形成塑性鉸實(shí)現(xiàn)了塑性內(nèi)力重分布，位移延性比大于3，彎矩調(diào)幅值為30%左右，彎矩調(diào)幅值比普通后張有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)提高10%左右，實(shí)際設(shè)計(jì)中可以對預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土框架梁端進(jìn)行適當(dāng)?shù)膹澗卣{(diào)幅設(shè)計(jì).
3)約束及其分布是產(chǎn)生次內(nèi)力的本質(zhì)，在側(cè)向約束較大的預(yù)應(yīng)力超靜定結(jié)構(gòu)中，次軸力產(chǎn)生的不利影響不能忽略，所以在預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土結(jié)構(gòu)計(jì)算理論中，不僅要考慮次彎矩，還要考慮次軸力.
4)本文提出考慮次內(nèi)力包括次彎矩、次軸力的預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的抗彎極限承載力、抗裂度、剛度及最大裂縫寬度計(jì)算公式，結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)較吻合.反映了現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)理論的思想，為在編預(yù)應(yīng)力混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范中“預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土結(jié)構(gòu)”一章的編制提供依據(jù).
5)本文框架由于框架柱的側(cè)向約束較小，故次軸力的影響不明顯，但是預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土結(jié)構(gòu)一般應(yīng)用于大跨、超長結(jié)構(gòu)中，如果不考慮次軸力的影響，可能會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的不安全.參考文獻(xiàn)
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