预压装配式预应力混凝土结构承载力计算方法

摘要

预压装配式预应力混凝土框架是把预制的梁、柱构件运至施工现场吊装后，通过预留孔洞张拉预应力筋的方法使之形成的整体受力体系，它克服了装配式结构节点连接可靠性差、难以满足反复荷载下受力要求的缺点，提高了结构的整体抗震性能，使之具有良好的变形性能和耗能能力。
　　本文结合对预压装配式预应力混凝土框架的实验和模拟，在考虑节点半刚性的影响下，用螺旋弹簧模拟节点连接半刚性，导出了在梁端节点相对转动刚度K不同时的杆件单元刚度矩阵，建立了预压装配式预应力混凝土框架在竖向荷载作用下的内力计算方法，并与实验框架进行了对比，研究表明：在节点半刚性的影响下，预压装配式PC框架梁端弯矩有所降低，较按节点刚接计算，框架受力更接近于实际状态，与试验值吻合较好。
　　在考虑节点半刚性的影响下，结合单层两跨预压装配式PC框架实验，分析了预压装配式PC框架延性系数的影响因素，导出预压装配式PC框架梁端截面屈服曲率表达式和极限曲率表达式，计算了梁端截面延性系数并与试验值进行比较。结合两层两跨预压装配式PC框架实验，导出了预压装配式PC框架梁端满足承载力要求和使用要求的截面延性系数和弯矩调幅限值，考虑节点半刚性的影响和裂缝宽度限值的要求，给出了弯矩调幅限值建议公式，以及弯矩调幅系数限值，为预压装配式框架的设计提供了理论基础。并对框架梁端在不同受力情况下的破坏状况进行了分析，建立了预压装配式框架梁端截面承载力的计算方法，为其在工程中的应用提供理论基础和计算方法。

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第一章 绪 论

1.1 预压装配式预应力混凝土结构概述

1.1.1 预应力混凝上结构的定义和分类

1.1.2 预制装配式结构的应用发展

1.1.3 预压装配式预应力混凝土结构的定义

1.1.4 预压装配式预应力混凝土结构的应用

1.2 预压装配式预应力混凝土结构的研究现状

1.2.1 国外对预压装配式结构的研究

1.2.2 国内对预压装配式框架的研究

1.3 本课题的研究意义

1.4 本文的主要研究内容

第二章 预压装配式预应力混凝土框架实验及模拟分析

2.1 单层两跨预压装配式PC框架实验概况

2.1.1 实验框架设计

2.1.2 安装过程及加载方法

2.1.3 测量内容及测量设备

2.2 两层两跨预压装配式框架的实验模拟

2.2.1 ABAQUS简介

2.2.2 模拟两层两跨预压装配式PC框架设计

2.2.3 材料的本构关系

2.2.4 模拟框架加载方案及加载方法

2.2.5 预压装配式框架模型的建立

2.3 实验结果及模拟结果分析

2.3.1 单层两跨预压装配式PC框架实验结果分析

2.3.2 两层两跨预压装配式框架模拟结果分析

2.4 本章小结

第三章 半刚性下预压装配式PC框架的内力计算

3.1 节点相对转动刚度K的确定

3.1.1 节点相对转动刚度K的定义

3.1.2 梁端截面的弯曲破坏过程

3.1.3 基木假设

3.1.4 梁柱半刚性节点相对转动刚度K的确定

3.2 半刚性节点梁单元的刚度矩阵

3.2.1 半刚性节点梁单元的转角位移方程

3.2.2 半刚性节点梁单元的转动刚度和传递系数

3.2.3 半刚性节点梁单元的单元刚度矩阵

3.3 竖向荷载作用下两层两跨预压装配式PC框架的内力计算分析

3.3.1 两层两跨预压装配式PC框架的内力计算

3.3.2 按节点刚接计算时的各杆端弯矩

3.3.3 理论分析与模拟对比

3.4 竖向荷载作用下单层两跨预压装配式PC框架的内力计算分析

3.4.1 单层两跨预压装配式PC框架的内力计算

3.4.2 按节点刚接计算时框架梁各杆端弯矩

3.4.3 理论分析与实验结果对比

3.5 本章小结

第四章 预压装配式PC框架内力的塑性计算方法

4.1 国内外弯矩调幅的设计方法及其建议

4.1.1 国外设计规范中弯矩调幅的规定

4.1.2 国内对预应力混凝土框架弯矩调幅系数的研究及规定

4.2 影响预压装配式预应力混凝土框架弯矩调幅的因素

4.2.1 梁端截面延性系数的研究

4.2.2 满足弯矩调幅要求的截面延性

4.2.3 满足承载力要求的弯矩调幅限值

4.2.4 满足使用要求的弯矩调幅限值

4.3 预压装配式预应力混凝上框架弯矩调幅的建议

4.3.1 预压装配式PC结构弯矩调幅的建议

4.3.2 竖向荷载作用下预压装配式框架的塑性内力计算步骤

4.4 本章小结

第五章 预压装配式PC框架梁端承载力计算

5.1 预压装配式混凝土框架梁端受弯承载力计算

5.1.1 梁端受弯过程分析

5.1.2 基本假设

5.1.3 梁端受弯承载力计算

5.1.4 梁端弯矩实验值与理论计算值的对比

5.2 预压装配式预应力混凝土框架梁端抗剪承载计算

5.2.1 梁端截面抗剪承载力的组成

5.2.2 摩擦抗剪承载力

5.2.3 牛腿支撑抗剪承载力

5.2.4 预压装配式PC框架梁端抗剪承载力计算

5.2.5 框架梁端抗剪承载力计算值与实验值对比分析

5.3 本章小结

第六章 结论和展望

6.1 结论

6.2 本论文主要创新点

6.3 对预压装配式预应力混凝上结构的展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

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