預(yù)應(yīng)力鋼板夾心混凝土組合構(gòu)件的力學(xué)性能研究.pdf

1、隨著城市建設(shè)和交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)提出了更高的要求，這就要求承重構(gòu)件應(yīng)具有承載力高、剛度大、截面尺寸小、施工方便及節(jié)約材料等優(yōu)點(diǎn)。由此，出現(xiàn)一種新的結(jié)構(gòu)形式，即鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)能夠充分利用鋼所具有的優(yōu)越抗拉性能和混凝土所具有的優(yōu)越抗壓性能，使材料得到充分利用，這種結(jié)構(gòu)已經(jīng)在很多超高層建筑、大跨度結(jié)構(gòu)中得到應(yīng)用。
　　鋼板夾心混凝土組合構(gòu)件是鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)一種新的形式，它是在兩層鋼板之間澆注混凝土，鋼板與混凝

2、土相互作用是通過(guò)焊接在鋼板上的剪力連接件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這種組合構(gòu)件的上鋼板和下鋼板既可以充當(dāng)受力鋼筋，又可作為永久性模板，組合構(gòu)件具有承載力高、剛度大、抗?jié)B性能好、抗沖擊荷載和爆炸荷載能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。國(guó)內(nèi)外對(duì)鋼板夾心混凝土組合構(gòu)件的研究剛剛開(kāi)始，很多問(wèn)題沒(méi)有得到解決，需要進(jìn)行系統(tǒng)而全面的理論與試驗(yàn)研究。在國(guó)內(nèi)外研究成果的基礎(chǔ)上，本文結(jié)合鋼板夾心混凝土組合構(gòu)件的自身受力特點(diǎn)，采用試驗(yàn)研究、理論分析及計(jì)算機(jī)模擬相結(jié)合的方法，研究預(yù)應(yīng)力鋼板夾心混凝

3、土組合構(gòu)件的力學(xué)性能。
　　通過(guò)試驗(yàn)，研究鋼板夾心混凝土組合構(gòu)件的工作機(jī)理與破壞形態(tài)，探討了含鋼率、混凝土板厚度對(duì)鋼板夾心混凝土組合構(gòu)件承載能力的影響，分析了組合構(gòu)件的應(yīng)變變化規(guī)律、荷載一變形關(guān)系等。試驗(yàn)結(jié)果表明，組合構(gòu)件的承載力隨含鋼率增加、混凝土厚度的增加而增大。組合構(gòu)件的變形能力強(qiáng)，其破壞伴隨著局部變形，屬于塑性破壞。
　　通過(guò)試驗(yàn)，研究無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼板夾心混凝土組合構(gòu)件的工作機(jī)理與破壞形態(tài)，探討了含鋼率、混凝土厚度對(duì)

4、預(yù)應(yīng)力鋼板夾心混凝土組合構(gòu)件承載能力和變形的影響，分析了組合構(gòu)件的變化規(guī)律、荷載—變形關(guān)系等。試驗(yàn)結(jié)果表明，組合構(gòu)件的承載力隨含鋼率增加、混凝土厚度的增加而增大。預(yù)應(yīng)力組合構(gòu)件的變形能力強(qiáng)，其破壞伴隨著局部變形，屬于塑性破壞，在極限狀態(tài)時(shí)，預(yù)應(yīng)力筋未達(dá)到極限抗拉強(qiáng)度。
　　利用能量變分原理，建立了考慮預(yù)應(yīng)力影響的鋼板夾心混凝土組合構(gòu)件截面壓力、界面剪力計(jì)算公式，以及界面滑移效應(yīng)和預(yù)應(yīng)力影響下的組合構(gòu)件變形計(jì)算公式，分析了連接件剛度

5、、荷載大小、混凝土強(qiáng)度等級(jí)及含鋼率等對(duì)其性能的影響。計(jì)算結(jié)果表明:鋼板軸向力隨著連接剛度的增加和外荷載的增加而增加，隨著混凝土強(qiáng)度的提高和含鋼率的增加而減小;組合構(gòu)件的變形隨著連接剛度的增加、混凝土強(qiáng)度的提高及含鋼率的增加而減小，隨著外荷載的增加而增大。
　　利用合成法，研制了預(yù)應(yīng)力鋼板夾心混凝土組合構(gòu)件的非線性全過(guò)程分析程序，計(jì)算得到了預(yù)應(yīng)力組合構(gòu)件的彎矩-曲率、荷載-變形的關(guān)系曲線，探討了組合構(gòu)件的寬度、厚度、鋼板厚度及混凝土

6、強(qiáng)度等級(jí)等參數(shù)對(duì)承載能力和變形的影響，計(jì)算結(jié)果表明:組合構(gòu)件的承載能力和剛度隨著混凝土強(qiáng)度的增加和含鋼率的增加而增加，但是，增加幅度不是很明顯;隨著組合構(gòu)件的厚度和寬度增加而增加，并且，影響相對(duì)比較明顯。
　　采用按齡期調(diào)整有效模量與分時(shí)步徐變疊加法，建立了預(yù)應(yīng)力鋼板夾心混凝土組合構(gòu)件的徐變效應(yīng)分析模型，編制了相應(yīng)徐變分析計(jì)算程序，計(jì)算分析了含鋼率、混凝土強(qiáng)度等級(jí)、組合構(gòu)件厚度、組合構(gòu)件寬度等主要設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)徐變的影響，及徐變對(duì)組合