预应力组合箱梁受扭与复合弯扭性能试验研究

摘要

本文为掌握预应力钢箱高强混凝土组合梁在纯扭和复合弯扭作用下的受力性能，首次完成了9根足尺预应力钢箱高强混凝土组合梁试验，其中包括3根预应力组合箱梁纯扭性能试验、5根预应力组合箱梁复合弯扭性能试验和1根预应力组合箱梁纯弯性能试验。 本文对预应力组合箱梁在纯扭作用下的变形、裂缝分布、截面应变情况和破坏形态做了详细的描述，绘制了极限扭矩时的裂缝展开图；解释了预应力组合箱梁在纯扭作用下的工作机理；探讨了预应力等级和箍筋间距对预应力组合箱梁开裂扭矩、极限扭矩以及结构耐久性的影响；提出了预应力组合箱梁在纯扭作用下的开裂扭矩和极限扭矩计算公式，公式计算值与试验值基本吻合；在合理假定的基础上，根据混凝土、钢梁和钢筋的本构关系，利用平衡和变形协调条件，推导出了适用于预应力组合箱梁受扭极限状态和全过程分析的一系列方程式，并提出预应力组合梁受扭分析的简化算法。然后用VB编制了计算程序，制作了输入和输出的可视化界面，对试验和理论分析结果进行了对比，精度满足要求。 本文对预应力组合箱梁在不同扭弯比作用下受力性能、截面应变情况、裂缝分布和破坏形态做了详细的描述，绘制了极限状态时的裂缝展开图；对预应力组合箱梁在弯扭作用下的破坏类型进行了划分：大扭弯比作用下的扭型破坏和小扭弯比作用下的弯型破坏；揭示了在大扭弯比作用下一定弯矩的存在能提高预应力组合梁的极限抗扭承载力；提高预应力组合梁极限抗扭承载力的最佳扭弯比介于3～4．8之间，提高幅度达26～28％；提出了考虑预应力筋内力增量的受弯承载力计算公式；给出了预应力组合箱梁弯扭作用下的相关性方程。 本文对预应力组合箱梁在纯扭和复合弯扭作用下的受力性能进行的试验研究和理论分析成果可以为将来有关组合梁工程设计与组合梁规范抗扭设计条文的制定提供科学依据和参考。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：主要符号表

声明

第一章绪论

1.1 组合梁的起源、发展和应用

1.2 组合梁抗扭理论研究与进展

1.3 选题的工程背景及实际意义

1.4 本文所做的工作

参考文献

第二章预应力组合箱梁受扭性能试验研究

2.1 试验概述

2.2 试件与试验方案

2.3 试验现象描述及结果分析

2.4 应变分析

2.5 本章受扭性能试验结论

参考文献

第三章预应力组合箱梁弯扭性能试验研究

3.1 试验概述

3.2 试件与试验方案

3.3 试验现象描述及结果分析

3.4 应变分析

3.5 本章弯扭性能试验结论

参考文献

第四章预应力组合箱梁开裂扭矩和极限扭矩分析

4.1 预应力钢箱高强混凝土组合梁开裂扭矩计算

4.2 预应力钢箱高强混凝土组合梁极限扭矩计算

4.3 预应力钢箱高强混凝土组合梁极限状态分析

4.4 本章小结

参考文献

第五章 预应力组合箱梁弯扭强度理论分析

5.1 概述

5.2 预应力组合箱梁受弯承载力计算

5.3 预应力组合箱梁弯扭作用下受力机理和弯扭相关性分析

5.4 本章小结

参考文献

第六章 预应力组合箱梁受扭性能全过程分析

6.1 概述

6.2 基本方程推导

6.3 计算方法

6.4 全过程分析计算结果

6.5 本章小结

参考文献

第七章 预应力组合箱梁复合受扭性能研究与展望

7.1 本文工作总结

7.2 有待进一步研究的问题

附录

致谢

委员提出的主要问题及回答