轨道交通U型梁聚丙烯纤维混凝土抗裂分析及控制对策研究

发布时间：2020-06-26 18:54

【摘要】：轨道交通聚丙烯纤维混凝土U型梁是一种薄壁开口异形结构,具有结构自重小、建筑高度低、隔音减噪、外形美观等突出优点,在城市轨道交通高架结构中应用广泛。国内外对于U型梁及其材料的疲劳性能开展了大量实验和理论研究,证实了 U型梁横向及扭转刚度较小、局部应力复杂问题。但就研究成果和应用效果来看,仍面临聚丙烯纤维混凝土性质不够规律、U型梁部分位置性能薄弱和裂纹难以控制的问题,严重制约U型梁及聚丙烯纤维混凝土的应用。基于背景工程,以试验、理论和模拟相结合的手段,针对U型梁和聚丙烯纤维混凝土的性能影响因素、裂纹成因及其控制对策开展研究,为聚丙烯纤维混凝土和U型梁的应用推广提供研究支撑,具有重要的理论与实践价值。论文的主要研究内容及成果如下:①开展聚丙烯纤维混凝土的基本力学性质、抗弯性能和应力应变试验,得到了聚丙烯纤维混凝土的强度、弹性模量、弯曲韧性和应力-应变曲线,通过与非聚丙烯纤维混凝土相应性质进行对比,揭示了聚丙烯纤维对混凝土性质的影响规律和增韧作用。结果表明,掺加聚丙烯纤维对混凝土的轴心抗拉强度、峰值应力和峰值应变、最终应变、弯曲韧性均有一定的增大作用,而对混凝土的抗压强度、弹性模量和单轴受压性能有较小的减弱作用,说明掺加聚丙烯纤维能改善混凝土的力学性质尤其是拉弯性能。②以混凝土规范的本构方程为基础,结合Sidoroff能量等效原理,拟合了聚丙烯纤维混凝土的塑性损伤经验本构方程,并利用方程分析了聚丙烯纤维混凝土对U型梁性能的影响,揭示了聚丙烯纤维对U形梁受力、变形和抗裂性能的影响规律。结果表明:掺加聚丙烯纤维对U型梁的预制阶段应力应变影响不大,但能减小其运营阶段的受力变形性能情况,采用聚丙烯纤维混凝土对U型梁的承载和结构安全有一定增强作用。⑤探究了 U型梁的端部腹板纵向和横向裂纹、底板性能薄弱问题的成因,以保证U型梁的结构优势而改善其裂纹和薄弱性能为出发点,分析了U型梁设计参数对梁体受力变形性能和腹板裂纹产生的影响,研究了U型梁底板横向预应力的布置方法,进而提出了U型梁抗裂问题的控制对策。结果表明,U型梁的端部腹板裂纹和底板性能薄弱分别由于等效拉应力和横向拉应力过大而引起;本文提出的U型梁腹板裂纹和底板横向抗裂的控制对策,能很好地改善该位置的应力分布情况,有效提高U型梁的抗裂及安全性能。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U445.57
【图文】：

梁工程

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立面图,地图,开口薄壁构件,梁工程

ｕ型梁为一种下承式开口薄壁构件，是北京城建集团引进国外的最新技术、逡逑结合我国现状和实际应用、由槽型梁改进而来的、具有自主知识产权的一种新式逡逑梁型，其工程应用效果如图１．２所示。逡逑—Ｑｉ邋二二逡逑／邋？邋＇逦崎；：￥翁：＾；：炫＾．：．：＇．．愈．．：．－：戴逡逑／邋逦邋？逡逑气」；：Ｔ逡逑－Ｓ逦—逦邋简支立面图逡逑ｆｅ逡逑图１．２邋Ｕ型梁工程应用逡逑Ｆｉｇ邋１．２邋Ｕ－ｓｈａｐｅｄ邋ｇｉｒｄｅｒ邋ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ邋ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ逡逑—１邋—逡逑

【参考文献】