体外预应力加固钢板-砖砌体组合梁力学性能研究

发布时间：2020-07-31 15:15

【摘要】：本文提出了一种新型托换技术——体外预应力钢板-砖砌体组合结构,用以加固目前国内存在的一些既有老旧建筑,该技术将体外预应力体系与钢板-砖砌体组合结构相结合,同时具备两者的优点。目前,对该方案缺乏相关的理论及试验研究,因此本文选取钢板-砖砌体组合梁为研究对象,设计了不同线形布置的体外预应力加固方案,通过理论分析并结合相关试验对其力学性能进行研究,用有限元软件对体外预应力钢板-砖砌体组合梁进行数值分析并得出相应结论。主要研究及成果如下:1、简单介绍了影响钢板-砖砌体组合梁力学性能的主要因素,提出了体外预应力加固钢板-砖砌体组合梁的不同布置方案。从弹性分析及塑性分析的角度推导钢板-砖砌体组合梁正截面抗弯承载力计算方法,通过对体外预应力钢板-砖砌体组合梁进行内力分析,并考虑预应力损失及应力增量的影响,推导出相关的体外预应力钢板-砖砌体组合梁极限抗弯承载力计算公式。2、试验方面,设计了四根不同工况的试件梁,分别是未用体外预应力加固的钢板-砖砌体组合梁,以及直线形、单折线形及双折线形体外预应力钢板-砖砌体组合梁,通过对四根试件梁进行相关的静载试验研究,得出了梁的具体破坏过程及最终破坏形式,跨中截面的应变分布规律,荷载—挠度的变化曲线等相关成果。试验结果表明,组合梁的最终破坏形式均为加载点附近钢板的局部屈曲失稳;组合梁跨中截面的钢板沿高度呈线性分布,符合平截面假定;采用体外预应力可提高组合梁的抗弯承载力及延性,不同线形布置的体外预应力加固方案对组合梁的极限承载力及变形影响不同。3、通过有限元软件ANSYS对体外预应力加固前后钢板-砖砌体组合梁进行了数值分析,结果表明:体外预应力在一定程度上可改善钢板-砖砌体组合梁的承载力及延性,通过比较不同线形布置的体外预应力钢板-砖砌体组合梁力学性能的差异,得出双折线预应力布置加固效果最为明显,为以后体外预应力钢板-砖砌体组合技术在实际工程中的应用提供了参考依据。
【学位授予单位】：安徽建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU398.9
【图文】：

示意图,组合结构,槽钢,混凝土

图 1-1 槽钢—混凝土组合结构托换示意图1.2.2 钢桁架-砖砌体组合结构托换技术该托换技术主要由角钢、缀板条、钢筋与砌体组成，利用 4 个角钢与缀焊接成钢桁架托梁，再与上部墙体形成整体的墙梁结构。当受荷载作用时梁和墙体均可承担来自结构上部的竖向荷载，从而使原结构的承载能力得到提高。采用该方案时，施工前需先确定所选角钢的具体尺寸与布置形式，并考体的圈梁及托换梁两侧的翼墙对结构承载能力的影响。施工时，先在墙体上下方的相应位置剔出横槽，将角钢与钢缀板条焊接在一起后嵌入到墙体的内，此时嵌入在墙体上下的 4 根角钢共同形成外包的角钢框，在托梁的上下部位进行穿孔，将钢筋穿入后与缀板条焊接，使托换梁与墙体形成一整体一墙梁结构应用在实际工程中，从而达到加固改造的目的。考虑到加固的老筑砌体强度较低，可能达不到与托换结构起到共同工作的要求，需要用钢筋

体外预应力,结构示意图,托换梁,单梁

图 1-3 体外预应力结构示意图它常见的托换结构对老旧建筑的托换方案，目前常见的托换结构还有单托梁托换技术与技术，采用单梁托换时需先将待拆墙体进行拆除，才能进行托换梁的设置临时支撑以承担来自楼面的荷载，常采用钢支架支撑来完成单梁。支撑作业完成后，需进行绑扎钢筋及浇筑混凝土的工作，从而完成托，当托换梁能独自承担自上部传来的荷载时，方可将托换梁下部的墙成托换工作。梁托换技术可以为加固建筑提供一定的承载能力，但一般只适用于下换，由于需要设置支撑，因此会增加工作量，且实际施工时支撑的处。梁托换技术与单梁托换技术相似，但使用条件受到进一步限制，必须

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安徽建筑大学硕士学位论文第二章钢板-砖砌体组合梁特点及体外预应力加固方案第二章钢板-砖砌体组合梁特点及体外预应力加固方案2.1 钢板砖砌体组合梁的基本组成体系本文主要以钢板-砖砌体组合梁为研究对象来分析体外预应力加固钢板-砖砌体组合结构的效果。作为一种组合结构，钢板-砖砌体组合梁将砌体和钢材两种不同材料的优点充分结合并在工程中所体现，形成一种受力可靠的结构，其主要由内部砌体，两侧外包钢板，砌体梁与外包钢板之间灌注的粘结材料，对拉螺栓，以及外浇混凝土层和底部钢板组成，基本构成示意图如图 2-1 所示。

【参考文献】