叠合面粘结程度对混凝土叠合板承载性能影响研究

摘要

近年来，为适应国家对建筑产业化的发展需求，各类新型预制装配式结构快速发展，叠合板是预制装配式混凝土结构的重要组成部分，其应用、研究得到了广泛的关注。
　　叠合构件是根据施工和构造需要在预制构件上面现浇一层混凝土层形成二次受力的整体构件。因此叠合构件存在新旧混凝土的结合面，即相当于一个构件的某个水平位置存在一条“施工缝”，在构件受力时，该“施工缝”存在脱开的可能。为了保证叠合构件的整体受力性能。叠合面新旧混凝土的粘结程度就起着十分重要的作用。本文即对叠合结构中最具代表性的叠合板展开叠合面粘结程度对混凝土叠合板承载性能影响的研究。
　　通过在叠合面植入数量不等的抗剪销钉形成不同结合程度的叠合板，并与同尺寸的整浇板进行静力加载试验、理论和有限元模拟分析，针对其承载性能（极限荷载、挠度、应力应变）和裂缝发展规律展开研究，主要工作内容与结论如下:
　　(1)查阅大量与叠合构件相关的国内外文献，介绍其研究现状，并着重对叠合面结合形式的研究做归纳总结。
　　(2)设计三组分别植入0根、4根、8根抗剪销钉的叠合板和同尺寸整浇板的对比加载试验，研究叠合面不同粘结程度对叠合板承载性能的影响。试验证明，没有对叠合面的粘结性能进行加强或加强不够的叠合板，其承载力明显小于整体板，达到最大承载力时的挠度也明显要大，说明叠合面的粘结程度对叠合板的承载性能存在较大影响:随着植入抗剪销钉的数量增多，粘结程度越好，叠合板的极限承载力逐渐增加，并接近整体板，但由于销钉与混凝土存在一定的粘结滑移，其挠度要大于整体板。
　　(3)对普通混凝土叠合板的抗弯承载力进行理论分析与研究，建立计算模型，推导叠合板承载力计算公式。
　　(4)利用ABAQUS建立考虑叠合面滑移摩擦的钢筋混凝土叠合板模型，通过对叠合面不同粘结程度处理下的叠合板以及整浇板的计算结果进行对比，可知模拟结果与实验结果契合度较高，验证了模型的可靠性。再在此基础上，利用原有参数模拟研究板跨为3m的叠合板随叠合面粘结程度改变承载性能的变化情况，也证实了前述的研究结论。
　　(5)由试验和理论研究可知，加强叠合板叠合面的粘结程度对提高叠合板的承载力是十分有必要的。因此，建议在实际工程中应采用各种增加叠合面粘结程度的处理方式来提高叠合板的承载力，增强后浇混凝土与底板的整体工作性能。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及目的

1．2 叠合结构应用进展

1．2．1 国外叠合结构的发展

1．2．2 国内叠合结构的发展

1．3 叠合板研究现状

1．3．1 国外叠合板研究现状

1．3．2 国内叠合板研究现状

1．4 叠合面结合形式研究

1．5 研究现状分析

1．6 本文的研究意义和内容

第2章 叠合面粘结程度不同的叠合板静载试验

2．1 试验内容

2．2 试件设计与制作

2．2．1 试件设计

2．2．2 试件制作

2．2．3 试件材料性能参数

2．3 试验加载方案

2．3．1 加载装置

2．3．3 试件支座选择

2．3．4 加载制度

2．4 测试内容、仪器和方法

2．4．1 跨中挠度测量

2．4．2 纵筋应变测量

2．4．3 混凝土应变测量

2．4．4 裂缝观测

2．5 试验结果与分析

2．5．1 试验觋象描述

2．5．2 承载力试验结果及分析

2．5．3 挠度分析

2．5．4 应变分析

2．6 本章小结

第3章 叠合板理论分析计算

3．1 混凝土叠合板各阶段截面应力应变变化规律

3．1．1 第Ⅰ阶段

3．1．2 第Ⅱ阶段

3．1．3 第Ⅲ阶段

3．1．4 第Ⅳ阶段

3．2 抗弯承载力计算的基本假定

3．4 整浇板正截面抗弯承载力的理论计算

3．5 叠合板(叠合面分离)承载力的理论分析与计算

3．6 本章小结

第4章 叠合面粘结程度不同的叠合板的ABAQUS有限元模拟

4．1 引言

4．2 ABAQUS概述

4．3 试验试件ABAQUS有限元模型

4．3．1 材料本构关系

4．3．2 新旧混凝土接触面粘结设置

4．3．3 抗剪销钉与混凝土粘结滑移的模拟

4．3．4 部件相互作用

4．3．5 边界条件

4．3．6 加载方式定义

4．3．7 单元类型及网格划分

4．4 ABAQUS模拟结果与试验值对比分析

4．4．1 极限荷载比较

4．4．2 试件挠度比较

4．4．3 应变对比分析

4．5 基于有限元分析对试验的进一步探究

4．5．1 模型参数设置

4．5．2 模拟结果分析

4．6 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献