无粘结部分预应力混凝土梁疲劳变形与裂缝研究

摘要

无粘结部分预应力混凝土(简称UPC)广泛应用于桥梁、工业厂房和海洋钻井平台等承受重复荷载作用的结构。但是目前国内外对UPC梁的静力性能进行了较多的研究，而对UPC梁的疲劳性能，尤其是UPC梁的疲劳变形与裂缝方面还缺乏深入系统的研究。因此，本文进行了不同预应力度的UPC梁的疲劳试验，深入研究UPC梁在重复荷载作用的疲劳变形发展和裂缝产生与扩展机理与规律，为UPC结构的疲劳变形与裂缝验算提供依据。论文主要内容如下： (1) 进行了10根不同预应力度大小UPC梁的试验，对UPC梁的疲劳变形与裂缝性能进行了深入细致的研究。 (2) 通过试验，深入研究了UPC梁裂缝平均间距、裂缝宽度与疲劳次数和预应力大小之间的关系，并进一步对UPC梁裂缝开展与发展的机理进行了深入的探讨，分析了疲劳次数和预应力大小对疲劳裂缝影响的内在原因。 (3) 在试验研究的基础上，对钢筋混凝土梁裂缝宽度计算公式进行了修正，修正公式主要考虑了疲劳次数与预应力度大小的影响。经与试验结果进行对比，证明修正后的裂缝计算公式用于UPC梁疲劳后的最大裂缝宽度计算基本可行。 (4) 通过试验，详细研究了在重复荷载作用下UPC梁变形与残余变形的变化规律以及影响挠度发展的主要因素；并进一步研究了产生疲劳变形发展的原因。 (5) 在试验研究的基础上推导了UPC梁疲劳变形的计算公式，公式主要考虑了疲劳次数与预应力大小的影响。经与试验结果的比较表明，计算公式基本准确。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1无粘结预应力混凝土结构概况

1.2国内外疲劳变形研究概况

1.2.1疲劳荷载作用下的混凝土变形

1.2.2疲劳荷载作用下的钢筋变形

1.2.3钢筋与混凝土粘结的疲劳性能

1.2.4钢筋混凝土构件的疲劳变形与裂缝研究现状

1.3论文的研究目的与内容

1.3.1研究目的

1.3.2研究内容

第二章无粘结部分预应力混凝土梁疲劳变形试验概况

2.1试件概况

2.2试验方法

2.2.1主要步骤

2.2.2试验数据的采集

2.3试验现象

2.3.1破坏形态

2.3.2截面的应变分布规律

2.3.3中和轴的发展规律

2.3.4受压区混凝土的应变发展规律

第三章无粘结部分预应力梁正截面裂缝发展规律初探

3.1试验现象概述

3.1.1裂缝开展情况

3.1.2裂缝分布及裂缝间距

3.1.3裂缝闭合情况

3.2疲劳荷载作用下裂缝形成与发展机理

3.2.1裂缝产生机理

3.2.2疲劳荷载作用下裂缝宽度增大的原因

3.2.3疲劳荷载作用下对裂缝宽度增大的影响因素

3.3预应力对疲劳加载过程中粘结应力的影响

3.4疲劳荷载作用下UPC梁裂缝宽度的计算

3.4.1初始单调作用下UPC梁裂缝宽度的计算

3.4.2疲劳荷载作用下裂缝宽度的计算

3.5 小结

第四章无粘结部分预应力混凝土梁的疲劳变形研究

4.1试验现象

4.1.1初始静载作用下的变形开展规律

4.1.2疲劳荷载作用下的变形发展规律

4.2疲劳荷载作用下挠度发展机理

4.2.1疲劳变形增大的原因

4.2.2疲劳变形增大的影响因素

4.3无粘结部分预应力混凝土梁疲劳变形计算公式

4.3.1初始单调作用下梁的变形计算

4.3.2疲劳荷载作用下无粘结部分预应力混凝土梁的挠度计算

4.4小结

第五章结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表学术论文情况