预应力钢骨混凝土梁承载能力试验研究

摘要

为了解和掌握预应力钢骨混凝土梁(PSRC)的受力性能，共进行了2组共6根简支梁试件的试验研究，试件分组采用了不同的钢骨布置形式和不同的预应力度。通过观察PSRC梁及对比普通钢筋混凝土梁的受弯全过程及破坏形态，对截面屈服准则、截面平均应变、预应力效应等进行了分析研究。结果表明：截面配置合理的PSRC梁的受弯破坏过程类似于普通RC适筋梁；预应力明显提高了梁的抗裂性能，但其延性有所降低，而预应力对截面屈服弯矩比值几乎没有影响；型钢外侧受拉翼缘屈服可作为截面屈服的标志；采用基于普通RC梁理论的分析方法计算PSRC梁的正截面受弯承载力，有较好的精度；型钢偏向受拉区布置对梁的刚度和控制变形更为有利，但对抗弯承载能力的影响如何，需补充同条件下对称布置的梁试验作为对比。在各试件正截面破坏后，又进行了斜截面抗剪试验，通过观察试件的受剪全过程及破坏形态，对剪跨比、预应力效应、型钢及箍筋应变进行了分析。 本文还探讨了PSRC梁正截面受弯承载力和斜截面受剪承载力的计算方法，以我国现行行业标准关于SRC的《钢骨混凝土结构设计规程》和《型钢混凝土组合结构设计规程》为基础，并结合6根试验梁的试验结果，推导出适用于PSRC梁的正截面受弯承载力的计算公式，验证了斜截面受剪承载力的计算公式。计算结果与各试验梁的实测值对比表明：①“简单叠加法”仅适用于钢骨沿截面高度对称布置情况，且应用于SRC梁时误差较大；②基于平截面假定的“协同分析法”对钢骨非对称布置情况以及PSRC和SRC梁均有较好的适用性和计算精度；③PSRC梁斜截面受剪承载力计算公式与预应力钢筋混凝土梁类似。 另外，本文还编制程序对PSRC梁的正截面受弯进行了非线形全过程分析，并绘制了各试验梁正截面弯矩——曲率关系曲线，并与实测曲线进行了对比分析，考察了当钢骨布置形式及预应力度等参数变化时，其正截面承载力的变化情况。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1 前言

1.2国内外研究历史与现状

1.2.1预应力混凝土的研究历史与现状

1.2.2 SRC结构的研究历史与现状

1.2.3预应力钢骨混凝土结构的研究现状

1.3预应力基本原理及SRC构件受弯、受剪计算方法

1.3.1预应力混凝土原理

1.3.2 SRC构件受弯承载能力计算方法

1.3.3 SRC构件受剪承载能力计算方法

1.4本文的主要研究内容

2.试件设计及试验方案

2.1试件设计

2.1.1试件设计

2.1.2抗剪连接件设计

2.1.3预应力设计

2.1.4试验构件制作

2.1.5材料性能测试

2.2试验加载方案

2.2.1试验加载装置

2.2.2试验加载制度

2.2.3试件破坏准则

2.3试验量测方案

2.3.1量测的主要内容

2.3.2量测方法及测点布置

2.3.3测点布置详图及命名规则

3试验现象及数据分析

3.1试验过程及现象描述

3.1.1试验梁PSB-1a、PSB-1b、SB-1

3.1.2试验梁PSB-2a、PSB-2b、SB-2

3.2受弯试验数据及现象分析

3.2.1试验全过程分析

3.2.2混凝土极限压应变

3.2.3正截面屈服判定

3.2.4共同工作性能

3.2.5截面平均应变分析

3.2.6沿梁长挠曲线分析

3.2.7沿梁长型钢应变分析

3.2.8沿梁长纵筋应变分析

3.2.9预应力效应分析

3.2.10极限破坏时截面受力状态分析

3.3受剪试验现象分析

3.3.1试验全过程分析

3.3.2剪跨比及预应力对受剪承载能力的影响

3.3.3型钢腹板受力分析

3.3.4箍筋受力分析

3.4本章小结

4.PSRC梁的承载能力分析

4.1 SRC梁的受弯承载力计算方法

4.2 PSRC梁的受弯承载力分析

4.2.1 PSRC梁的受弯承载力的简单叠加方法

4.2.2 PSRC梁的受弯承载力计算的协同分析法

4.2.3 PSRC梁的受弯承载力设计方法评价

4.3 SRC梁的受剪承载力计算方法

4.4 PSRC梁的受剪承载能力分析

4.4.1预应力对钢骨混凝土梁的受剪承载力的有利作用

4.4.2 PSRC梁的受剪承载力计算

4.4.3 PSRC梁的受剪承载能力设计方法评价

4.5本章小结

5.PSRC梁非线性全过程分析

5.1程序设计

5.1.1基本思路

5.1.2计算假定

5.1.3计算公式

5.2预应力作用的考虑

5.3弯矩——曲率关系

5.4弯矩—曲率曲线对比

6结语

6.1本文所做的工作及取得的初步结论

6.2存在的问题及后续工作

致谢

参考文献

附录