火电厂有粘结预应力混凝土框架抗震性能试验研究

摘要

大型火力发电厂主厂房除氧煤仓间具有竖向荷载大、横向跨度大的特点，其常规结构型式为钢筋混凝土框（排）架结构，采用预应力混凝土框架结构在国内外并不多见。而预应力混凝土框架结构应用于有特殊生产工艺要求的工业建筑中，其抗震性能还存在一定争议，亟待研究。本文以预应力混凝土框架为研究对象，完成了平面框架模型拟静力加载试验和空间框架模型振动台试验，同时将试验结果与数值模拟结果进行对比分析。本文的主要研究工作包括： 1．拟静力加载试验。选取一榀多层单跨预应力混凝土平面框架为研究对象，根据试验结果研究了结构在水平地震作用下的破坏形态，绘制了结构的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线及应变变化曲线，分析了能反映结构延性性能的位移延性系数、梁端曲率、转角及塑性铰的出铰顺序等延性指标，对框架在地震下的破坏机制进行了分析。 2．模拟地震振动台试验。选取多层单跨预应力混凝土空间框架为研究对象，考察其在三种地震波作用下的动力反应。根据试验现象分析了结构的破坏特征，推算出原型结构的周期和振型，分析了扭转对结构的影响程度，根据试验结果计算分析了结构刚度下降幅值、层惯性力分布、加速度时程和位移时程。 3．采用三维实体单元建立空间框架模型，进行非线性有限元动力时程分析，并将分析结果与试验结果做对比，重点了解了该类结构在小震和大震作用下的反应，将分别采用平面框架模型与空间框架模型所得到的结果进行对比，得出了一些有益的结论。 4．在试验和理论分析的基础上，对预应力混凝土工业厂房框架的设计进行了探讨，分析了影响该类结构抗震性能的主要因素，对预应力混凝土框架节点的设计和构造措施提出了相关建议。 综上所述，通过对预应力混凝土工业厂房框架结构试验及理论分析，研究了其抗震性能，提出了针对该类结构的设计方法和构造措施，本文的研究可为该类结构的应用及工业行规的制定提供参考。

目录

文摘

英文文摘

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第1章 绪论

1.1课题研究的背景

1.2预应力混凝土结构的工程应用

1.3预应力混凝土结构的研究现状

1.3.1预应力混凝土结构的震害分析

1.3.2国外研究进展

1.3.3国内研究进展

1.4本文的主要研究内容

第2章 预应力混凝土框架拟静力试验研究

2.1平面框架模型试验设计

2.1.1试验方法选择

2.1.2试验模型设计

2.2加载装置与试验方法

2.2.1加载装置与量测

2.2.2加载制度

2.3试验现象描述

2.4试验结果及分析

2.4.1延性指标

2.4.2耗能分析

2.4.3刚度退化

2.4.4应变发展情况

2.4.5框架耗能机制

2.5本章小结

第3章 预应力混凝土空间框架振动台试验研究

3.1试验模型的设计与制作

3.1.1模型结构的相似关系

3.1.2模型的设计

3.1.3模型的制作

3.2试验方法和测点布置

3.2.1振动台试验基本原理

3.2.2地震波的选取

3.2.3采集系统与测点布置

3.3试验结果分析

3.3.1试件破坏过程

3.3.2模态分析和结构刚度

3.3.3层惯性力分布

3.3.4加速度响应、动力放大系数

3.3.5位移响应

3.4本章小结

第4章 预应力混凝土框架非线性有限元研究

4.1.有限元模型的建立和求解

4.1.1材料的本构关系

4.1.2有限元模型的建立与求解

4.2.空间框架模型抗震性能分析

4.2.1结构模态分析

4.2.2加速度时程

4.2.3水平位移

4.2.4单元应变

4.3平面与空间模型计算结果对比

4.4本章小节

第5章 预应力混凝土框架结构的工程设计建议

5.1预应力混凝土框架结构的设计原则

5.2预应力混凝土框架结构的设计分析方法

5.2.1抗震设计方法

5.2.2 Push-over分析方法

5.3影响因素

5.3.1配筋指数和预应力度

5.3.2轴压比

5.3.3配箍率

5.4.预应力节点

5.4.1节点受力机理和破坏型式

5.4.2节点的设计

5.4.3节点的构造措施

5.4.4钢纤维预应力混凝土

5.6本章小结

第6章 结论与展望

6.1主要结论

6.2展望

参考文献

在学期间发表的学术论文

致谢