预应力型钢超高强混凝土梁抗弯性能研究

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近年来,超高强混凝土受到越来越多的关注,但其高脆性极大的限制了它在土木工程中的应用。组合型钢和预应力筋后形成一种全新的组合梁——预应力型钢超高强混凝土梁。该组合梁不是型钢、预应力筋和钢筋混凝土结构的简单相加,它充分利用了超高强混凝土抗压强度高、密实度好和刚度大等优点;型钢使梁的含钢率增大,能大幅提高梁的承载能力和刚度;施加预应力能延缓构件的开裂,使梁的跨中挠度减小。该梁兼有钢筋混凝土梁和钢结构的优点,适应性较好。到目前为止,国内外关于预应力型钢超高强混凝土梁的报导和研究成果较少。试验研究具有周期长、费用高等弊端,故本文在试验的基础上,利用有限元软件ABAQUS对预应力型钢超高强混凝土梁进行计算,主要研究了其在单调静力加载作用下的抗弯承载力和延性性能。主要工作和研究成果如下:(1)详细介绍了有限元原理和ABAQUS有限元模型建立过程。在试验的基础上,对4根预应力型钢超高强混凝土梁进行了模拟计算。从试件的破坏过程、荷载-位移曲线、承载力和刚度等方面与试验结果进行对比,验证了有限元模型的正确性。(2)对16根预应力型钢超高强混凝土梁进行计算,分析了试件在单调静力荷载作用下的破坏过程,研究了纵筋配筋率、型钢位置、型钢含钢率、预应力筋配筋率、预应力筋位置和有效预加应力等因素对试件梁抗弯性能、破坏形态、承载力和延性性能的影响。(3)在预应力超高强混凝土结构中加入型钢,大幅提高了试件的承载力和刚度,结构的跨中挠度得到有效控制,适用于高层和大跨结构中。
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