高強輕集料混凝土構件優(yōu)化設計與性能研究.pdf

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

2、訂《輕集料混凝土結構設計規(guī)范》與編制《輕集料混凝土橋梁設計規(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構意義重大。 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性能的主要因素，確定了制備LC40～LC60高強輕集料混凝土的關鍵技術參數(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、強輕集料混凝土應力—應變關系數(shù)學表達式，為結構設計與有限元分析奠定了理論基礎。 系統(tǒng)研究了LC40～LC60鋼筋輕集料混凝土抗彎構件的性能，研究了鋼筋輕集料混凝土構件的正截面承載力、延性、開裂荷載以及破壞特征，驗證了普通混凝土結構設計規(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。 結合依托工程，設計制作一片20m預應力高強輕集料混凝土實體梁，研究了預應力構件的荷載、撓度、混凝土變形之間關系；利用

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

5、預應力張拉的輕集料混凝土徐變系數(shù)公式，推導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件的長期徐變效應奠定了基礎；模擬研究了構件分別在裸梁狀態(tài)與使用荷載作用狀態(tài)下的預應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件長期徐變效應。 系統(tǒng)研究了輕集料混凝土澆注、振搗、養(yǎng)護等施工工藝，預應力張拉工藝與控制方法等輕集料混凝土橋梁工程應用的關鍵技術，研究結果為輕集料混凝土廣泛用于橋梁結構提供了重要參考。研制開發(fā)