考虑弯剪扭综合效应的框架边主梁预应力筯束型的研究

摘要

随着预应力技术在工程结构中的广泛应用,人们针对预应力对构件各方面性能的影响做了大量的研究分析,取得了较多的研究成果,但成果多集中在预弯筋形成的预应力和单纯的预轴力对构件抗扭、抗剪性能的影响分析、预应力构件在复合受力下的破坏形式研究及相应计算公式的建立等方面;对于通过配置某种适宜形式的预应力筋,来共同解决复合受力构件弯剪扭问题的研究还做的很少。
　　 本文根据广义预应力的基本原理和等效荷载的基本性质,提出一种新束型预应力筋的配筋形式,并将其引入到框架边主梁中,在优化框架边主梁的布筋方式上开展研究工作。本研究的新颖性是改良了折线螺旋束型抗扭预应力筋的配筋形式,使得原本只抵抗弯矩的预应力筋同时抗扭,同时让梁项和梁底原本通长的钢筋通过改变走向和改变束型的方式也起到抗扭的效果,达到尽量用一种钢筋同时承受弯剪扭共同作用的目的,节省了钢筋,优化了结构方案。通过对配有折线螺旋束型预应力筋的框架边梁与配有新束型预应力筋的框架边梁ANSYS对比模拟分析,得到了分析数据,证明这种新束型预应力筋配筋形式的合理性和先进性。
　　 通过对三根框架边梁的ANSYS等值图分析,可以清晰地看出预应力混凝土弯剪扭构件在整个受力阶段,荷载与混凝土应力应变、预应力筋应力之间的关系,以及梁的变形、裂缝的形成和发展以致破坏的全过程。经过具体分析,表明在不增加预应力钢筋截面积的情况下,配置推荐预应力筋束型的框架边梁的极限承载力有所提高,同时这种新型配筋形式还可以节省非预应力钢筋的截面积。试想如果在较大截面的构件(如箱梁)配置该推荐形式的配筋,能使预应力筋获得更大的倾角和内力臂,从而获得较大的预扭矩、预剪力和预弯矩,这样更有利于发挥预应力筋的作用。本文根据预应力筋两阶段的工作原理,提出了新束型预应力筋的矩形截面剪扭构件受剪扭承载力计算公式。本文分析所得到的结论在实际工程中具有一定的指导意义和广阔的应用前景。