预应力筋自由悬垂布置线形及其在混凝土板中的作用效应研究

发布时间：2020-04-09 05:16

【摘要】：目前设计人员在进行预应力混凝土板结构设计时,曲线预应力束线形通常采用二次抛物线,但在混凝土板实际施工过程中,为了节约工期施工人员布设曲线预应力束往往只控制两个最高点和一个最低点让预应力束自由悬垂。本文针对这种线形差异对混凝土板性能的影响进行研究。首先,分析了各考虑抗弯刚度的线形理论计算公式,用数值方法推导出了实际施工中所采用的自由悬垂曲线线形的表达式,并利用实验对表达式进行了验证,得出了与预应力束实际线形拟合效果较好的计算公式。其次,运用荷载平衡法和直接内载法对两种预应力束作用下混凝土板所受的等效荷载进行计算,将计算结果进行了比对,初步判断了两种线形的对混凝土板的作用效果。然后,通过有限元软件对预应力筋布置间距和配筋数量相同,线形分别为设计所采用的二次抛物线线形和实际施工所采用的自由悬垂曲线线形的两块板进行数值模拟,模拟结果显示布置这两种线形对板的极限承载能力影响很小,即文中研究的板厚及预应力束矢高要求下,以自由悬垂曲线线形预应力束代替二次抛物线线形预应力束布置在混凝土板中是可行的。最后,研究了两种预应力束线形布置下,改变混凝土强度等级、有效张拉应力、板预应力束矢跨比和板边约束等因素对预应力混凝土板极限承载力的影响趋势。研究结果显示,两种线形对混凝土板性能的影响较小,分析其原因为板中预应力束矢高相对于跨度而言太小,预应力束线形在竖向的变动几乎可以忽略,而实际工程中预应力混凝土板一般应用于更大跨度的结构中,其矢跨比会更小,故可以认为实际工程中完全可以用自由悬垂曲线线形预应力束代替二次抛物线线形预应力束布置在混凝土板中。
【图文】：

现场施工,预应力筋

所以预应力线形设计及实际布置效果就成为影响混凝土结构预应力的重要因素。目前预应力线形通常采用直线、折线和抛物线等线形或组合线置，，也有采用其他的布筋线形：如 ANSYS 土木工程模块中所取用的贝塞尔曲Bezier curve）和双圆曲线（bicircular curve）[2]。其中二次抛物线可以满足单筋线形的要求，但不能满足连续曲线布筋对曲线光滑的要求。本文就混凝土构中曲线预应力束的布置进行研究。目前设计人员在进行预应力混凝土板结构设计时，曲线预应力束线形通常二次抛物线，根据荷载等效原理，这种曲线预应力束布置形式的等效荷载为荷载q和轴向水平力 peN，产生的弯矩图与结构自重产生的弯矩图形相似，有平衡外荷载。但在混凝土板实际施工过程中，施工人员布设曲线预应力束往会精确按照设计人员所设计的二次抛物线线形施工，而是控制两个最高点和最低点让预应力束自由悬垂，现场施工如图 1.1 所示。考虑到预应力束的抗弯，这种线形既不是悬链线也不是二次抛物线。虽然这样施工会缩短工期，但预应力线形与设计线形不一致，因而在预应力效应上两者有一定差异，这种是否可以忽略亟待研究。

曲线,非弹性应变,应力,合肥工业大学

合肥工业大学学历硕士学位论文行计算。,0/Ecincc 0/ Ecktt （4.9）～（4.10）计算得到混凝土单轴受压应力-应变曲线拉应力-应变曲线如图 4.3 所示。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU378

【参考文献】