预压装配式混凝土框架结构半刚性节点刚度退化研究

发布时间：2020-05-14 04:32

【摘要】：采用预应力钢筋连接梁柱预制构件可以综合装配式框架和预应力混凝土结构的优点,是近年来新兴的新型装配式梁柱节点连接方式。在预压装配式PC框架结构设计分析中,有关梁柱节点的文献主要研究其耗能、延性等抗震性能,鲜少有文献基于节点刚度退化的角度进行考察。基于此,本文在试验的基础上,采用理论计算与有限元分析相结合的方法,研究了预压装配式混凝土框架半刚性节点刚度退化影响因素及退化规律,并进一步提出了节点刚度折减方法,主要研究成果如下:(1)分析了预压装配式PC框架半刚性节点刚度退化可能的影响因素,并通过有限元分析软件进行参数分析,研究预应力、环氧树脂水泥浆、混凝土强度、轴压比、梁柱线刚度比、牛腿钢筋等参数对节点刚度退化的影响,结果表明:节点刚度退化主要受到预应力及混凝土强度的影响,其中预应力影响节点刚度退化的过程,而混凝土强度则决定最终的破坏状态。(2)根据节点刚度退化曲线走向,将预压装配式PC框架半刚性节点刚度退化划分为三个阶段:对中节点而言,第一阶段为前三个周期,第二阶段为四-六周期,第三阶段为七-九周期;对边节点而言,其退化速度略低于中节点,第一阶段为前五个周期,第二阶段为六-八周期,第九周期开始为第三阶段。(3)依据现有的结构受力理论计算公式,本文计算了不同参数变化时预压装配式PC框架半刚性节点的弯矩-转角骨架曲线并进一步与有限元参数分析结果对比,研究表明:节点刚度退化对结构受力有较大影响,在进行理论计算分析时,现有的半刚性节点理论计算公式在考虑节点刚度退化时仅对其进行一次简单的折减,只能在一个特定的阶段符合实际情况,是一个反映总体受力状态的偏安全的取值。(4)根据预压装配式梁柱节点刚度三阶段退化规律,对预压装配式梁柱半刚性节点刚度分三阶段进行折减后再进行理论公式计算,计算结果表明:在对边节点和中节点采用相同折减系数进行刚度折减时,计算误差可控制在10%以内;考虑边节点和中节点刚度退化速度差异的影响,对边节点和中节点采用不同折减系数时,计算误差可控制在5%左右,上述结果充分说明了该刚度折减方法的合理性。综上所述,本文重点研究了预压装配式PC框架半刚性节点的刚度退化影响因素及退化规律,提出的节点刚度三阶段折减方法可为预压装配式PC框架梁开裂后的结构受力计算提供理论依据,同时也为今后节点刚度折减提供新的思路。
【图文】：

计算简图,框架

文献[15]中试验框架在进行计算时不考虑杆件轴向变形对其内力的影响，柱脚视作刚接，梁端和柱连接部位视作半刚性连接。试验采用对称加载，因此可对框架的计算简图进行简化，如图2.7所示。对单元①，由位移法可得：AB b rA b rBBA b rA b rB4 22 4M i iM i i （2.24）则有：1rB rA2 b2 6KK i （2.25）其中bi 是梁线刚度，rA 是A端相对转角，rB 是B端相对转角，ci 是柱线刚度。00.20.40.60.810 1 2 3 4 5 6 7 8梁端弯矩比相对刚度比α

配筋图,框架,尺寸,预应力筋

[15]等对两榀双跨预压装配式PC框架进行低周反复荷载试验，工厂预制的框架梁、柱于实验室现场拼装，框架尺寸及配筋如图2.8所示。梁柱构件通过预应力筋连接，并采用环氧树脂水泥浆将梁柱节点处拼装缝密封，最后采用应力、应变双控的方法对预应力筋实施张拉，在校核预应力筋实际伸长值的同时采用油压表读数的方法来控制应力。钢筋张拉结束后对孔道进行压力灌浆。试验框架柱高H=2m，梁跨L=4.3m，混凝土弹性模量实测值为Ec=3.3×104N/mm2，，混凝土强度 fc=20.06N/mm2，普通钢筋面积为 As=402.12mm2，弹性模量为Es=2.0×105MPa
【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】：TU37

【参考文献】