新型预制PC梁装配整体式框架节点相关技术研究

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同传统的现浇混凝土框架结构相比,新型预制预应力混凝土梁装配整体式框架结构具有梁高小,使用性能好,造价省,施工速度快,低碳环保等显著优点,具有广泛的工程应用前景。其中,组合构成的框架节点的整体受力特点决定了结构的整体性能,为此,本文对其展开较为全面深入的研究。  首先建立这种新型预制预应力混凝土梁装配整体式框架节点的有限元模型,计算分析节点邻近区域梁端混凝土的主拉和主压应力分布和大小,预制梁端的荷载-位移曲线,钢绞线的轴向应力和梁柱连接槽钢的应力分布等,从理论上掌握节点结构的特点。在模拟计算结果及理论计算的基础上,设计出相应的试验试件。  本文对七个十字形梁柱节点试件分别进行了正、负弯矩作用下的受力全过程试验,考虑了不同套管布置应力释放方案、钢绞线在柱内的不同锚固情况、有无现浇板的情况对节点性能的影响。正弯矩作用下,梁的受拉区主筋全为先张法预应力钢绞线;负弯矩作用下,梁的受拉区截面为钢绞线和普通钢筋混合配筋截面。试验测试了新型预制预应力混凝土梁装配整体式框架节点的开裂荷载、极限荷载,梁端和加载点位移,钢筋、钢绞线应力应变发展情况,裂缝的发生和发展,平截面假定、受压区混凝土应力等,分析了正、负弯矩作用下梁加载过程的三个不同阶段的力学特性,并与现浇普通混凝土梁进行了比较。  按现有规范计算的预应力损失,正、负弯矩作用下的极限承载力,最大裂缝宽度,加载点挠度等,均能与试验值相符合。负弯矩作用下,预制构件的极限承载能力比现浇结构高;正弯矩作用下,预制梁与现浇梁的承载能力基本相当,预制梁的裂缝数量明显少于现浇构件,宽度略有增加,但正常使用荷载作用下梁端截面承受负弯矩,挠度和变形能力等均能满足设计要求。预制节点的位移延性较现浇节点略小,但能量延性较好,耗能能力好,残余变形小,变形恢复性能较好。塑性铰长度在研究所得上下限范围之内。  梁端加设套管确实能有效减小梁顶混凝土的应力峰值,提高其抗裂性能。不同释放情况对正弯矩作用下预制节点的承载力影响不大;释放的钢绞线根数越多,负弯矩作用下的承载能力越低。综合考虑裂缝开展、刚度、耗能能力等,认为在满足预拉区梁顶混凝土不开裂的情况下,应力释放的套管布置越少越好。钢绞线在柱内锚固越好,承载力和变形恢复性能越好。带现浇板的构件,承载能力大大增加。  
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