預應力型鋼混泥土框架試驗研究和設計理論
2017-01-03
預應力型鋼混凝土結構是在預應力混凝土結構中配置軋制或焊接型鋼的組合結構，它結合了預應力結構與型鋼混凝土結構的優(yōu)點.國內外已對型鋼混凝土結構作了一些研究 ［1-5］，而對預應力型鋼混凝土結構僅作了少量的研究.文獻 ［6-9］通過預應力型鋼混凝土簡支梁、連續(xù)梁的豎向靜力實驗，對預應力型鋼混凝土結構的承載力、裂縫分布與開展及變形發(fā)展情況進行了初步研究，實驗表明在型鋼混凝土梁中施加預應力，能夠提高結構構件承載力，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件的剛度.實際工程大多數(shù)為有側向約束的超靜定結構如框架結構等，目前還沒有關于約束影響下預應力型鋼混凝土框架的實驗研究與理論分析.
本文研究有約束的預應力型鋼混凝土結構的受力性能特征和設計計算理論，基于兩榀大尺度后張有粘結預應力全型鋼混凝土框架的靜力試驗，系統(tǒng)地研究和分析了預應力型鋼混凝土框架梁的破壞形態(tài)、彎矩調幅、抗裂性能、裂縫分布和變形規(guī)律，進而分析次內力產(chǎn)生的本質，提出了考慮次內力包括次彎矩、次軸力的預應力型鋼混凝土結構的抗彎極限承載力、抗裂度、剛度及最大裂縫寬度計算公式，計算結果與試驗數(shù)據(jù)吻合較好.本文作為在編國家行業(yè)標準《預應力混凝土設計規(guī)范》的在研項目，所提計算理論反映了現(xiàn)代預應力設計理論的思想，為規(guī)范中“預應力型鋼混凝土結構”一章的編制提供依據(jù).1 預應力型鋼混凝土框架試驗研究及
現(xiàn)象分析1.1 試驗框架概況
為增加試驗結果的可信度,試驗采用大比例的試驗構件, 主要考察框架梁控制截面縱向受力筋改變時結構的各項特征.框架柱中線長度為8.2 m, 構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級摩擦性高強螺栓.柱內型鋼上下翼緣、梁端型鋼上翼緣設兩排Ф19@200栓釘. 裂縫寬度理論計算值與試驗值的比值為1.08±0.10，說明理論公式具有較高的精度，可用于計算正常使用階段預應力型鋼混凝土框架梁的最大裂縫寬度.4 結 論
1)預應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.結構中型鋼和預應力的存在，抑制了裂縫的開展，受力筋屈服前，使構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)明顯的轉折點.
2) 試驗構件梁端形成塑性鉸實現(xiàn)了塑性內力重分布，位移延性比大于3，彎矩調幅值為30%左右，彎矩調幅值比普通后張有粘結預應力混凝土結構框架結構提高10%左右，實際設計中可以對預應力型鋼混凝土框架梁端進行適當?shù)膹澗卣{幅設計.
3)約束及其分布是產(chǎn)生次內力的本質，在側向約束較大的預應力超靜定結構中，次軸力產(chǎn)生的不利影響不能忽略，所以在預應力型鋼混凝土結構計算理論中，不僅要考慮次彎矩，還要考慮次軸力.
4)本文提出考慮次內力包括次彎矩、次軸力的預應力型鋼混凝土結構的抗彎極限承載力、抗裂度、剛度及最大裂縫寬度計算公式，結果與試驗數(shù)據(jù)較吻合.反映了現(xiàn)代預應力設計理論的思想，為在編預應力混凝土設計規(guī)范中“預應力型鋼混凝土結構”一章的編制提供依據(jù).
5)本文框架由于框架柱的側向約束較小，故次軸力的影響不明顯，但是預應力型鋼混凝土結構一般應用于大跨、超長結構中，如果不考慮次軸力的影響，可能會導致結構的不安全.參考文獻
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