论文部分内容阅读
针对目前混凝土叠合板绿色再生资源利用率较低,难以满足建筑工业化中绿色、可持续发展的核心内涵,以及在装配整体式混凝土结构中适用于大开间的轻质叠合板种类较为单一的迫切需求。本文提出多种构造形式的钢纤维再生骨料混凝土预制底板叠合板(预制底板中混凝土粗骨料采用:再生混凝土及淤泥陶粒;后浇层采用普通天然骨料混凝土)及大跨度低肋复合叠合板。采用试验、数值模拟与理论分析相结合的研究方法,主要开展以下研究工作:(1)钢纤维再生骨料混凝土预制底板叠合板受弯性能试验研究。开展了基于不同构造形式单、双向钢纤维再生骨料混凝土预制底板叠合板与普通混凝土叠合板及现浇板的受弯性能对比试验;分别从变形、裂缝分布特征、承载能力、受弯性能及截面整体协同工作性能等方面进行对比分析,重点研究了不同材质与不同构造形式的预制底板对叠合板受弯性能的影响,为后续数值分析及理论研究提供了试验数据。(2)钢纤维再生骨料混凝土预制底板叠合板数值模拟分析。基于ABAQUS数值分析软件,建立叠合板三维数值模型,通过与试验数据的对比分析,验证数值模型准确性;在此基础上,分别从矩形肋宽及肋高、桁架钢筋长度及高度等因素对叠合板受弯性能的影响规律开展扩展分析,并给出此两种形式叠合板设计建议。(3)钢纤维再生骨料混凝土预制底板叠合板正常使用极限状态计算方法研究。揭示了不同材质与不同构造形式的预制底板对叠合板弯曲刚度的影响机理,提出考虑桁架钢筋的弯曲刚度计算模型;建立了基于有效惯性矩法及刚度解析法的单向叠合板开裂前、后弯曲刚度计算公式;在此基础上,根据经典薄板理论,结合双向叠合板中预制底板不同构造特征,分别提出基于正交异性薄板及各向同性薄板理论的双向叠合板弹性挠度及准确考虑扭矩影响的开裂后挠度计算方法;给出了钢纤维再生骨料混凝土预制底板叠合板最大裂缝宽度计算公式。(4)钢纤维再生骨料混凝土预制底板叠合板极限承载能力状态计算方法研究。建立了不同单向叠合板正截面受弯承载力计算公式;在此基础上,基于塑性绞线理论,提出正交异性构造预制底板叠合板受弯破坏机构,给出了不同形式双向叠合板极限承载力计算公式。(5)大跨度低肋复合叠合板受弯性能试验及设计理论研究。开展了单向大跨度低肋复合叠合板与现浇板受弯性能对比试验;分析了常规现浇板与大跨度低肋复合叠合板受弯性能的异同,重点研究了不同参数变化(纵肋、填充块、横肋)对大跨低肋复合叠合板承载能力、弯曲刚度及破坏模式的影响;揭示了不同构造形式对叠合板弯曲刚度的影响机理;在此基础上,依据影响主次因素,分别提出了适宜于不同受力阶段的弯曲刚度计算公式;建立了基于弹性薄板理论的剪力滞后效应评价方法;给出了极限承载能力计算公式,为该类叠合板设计及后续研究提供参考依据。