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预应力钢—混凝土组合梁动力性能研究

发布时间:2019-01-12 18:38  文章来源:笔耕文化传播
【摘要】:钢-混凝土组合结构目前在建筑工程领域的应用越来越广泛,这些都源于组合结构所具有的的优良性能。钢-混凝土组合梁是将混凝土与钢这两种性能都比较优越的材料通过剪力连接件连接在一起组成一个整体,通过合理的设计来充分的发挥两者的优势,即在组合结构中充分的发挥混凝土的抗压性能以及钢材的抗拉性能,使二者的性能都能够充分的发挥,通过这种组合充分的利用材料的性能,从而达到节约材料、提升经济效益、节约能源的目的。预应力钢-混凝土组合梁是在普通钢-混凝土组合梁的基础上,将预应力技术与组合梁结合在一起的形成的一种新型结构。通过对钢-混凝土组合梁施加预应力来改善组合梁的性能,预应力技术的使用可以降低梁的截面高度,既节约了钢材,同时也使造价降低;预应力施加后可以调整结构的内力分布,增加组合梁弹性工作的范围,延迟了组合梁屈服的时间,并且延缓了混凝土板开裂的时间,使组合梁的性能得到提升。在钢-混凝土组合梁的基础上各方面的性能将更加优越。通过对现有预应力钢-混凝土组合梁相关研究进展的分析,得知在预应力钢-混凝土组合梁中对其性能影响的主要因素包括:不同材料的性能、体外预应力筋的分布形式、剪力连接件的分布形式及数量、体外预应力的预应力大小等。本文首先通过ABAQUS有限元软件对照现有的试验中的各种参数进行建立模型,按照试验中的方式进行加载,通过施加往复荷载,得出预应力钢-混凝土组合梁的滞回曲线、耗能能力、骨架曲线、刚度退化等主要数据,通过与试验得出的相关数据进行对照,以此对模型进行校正,建立一个准确的有限元模型;其次,在经过验证有限元模型的正确性之后,在现有模型的基础上通过改变预应力钢-混凝土组合梁的体外预应力大小、混凝土的强度等级、剪力连接件的数量、型钢的种类、体外预应力筋的布筋形式等因素,通过研究这些不同因素的滞回曲线、骨架曲线、刚对退化、耗能曲线等相关数据,研究这些不同因素下的预应力钢-混凝土组合梁在往复荷载的作用下的动力性能的具体变化与影响;再次,将预应力钢-混凝土组合梁与非预应力钢-混凝土组合梁在往复荷载作用下的动力性能进行对比,研究预应力组合梁在动力性能上的优势。
[Abstract]:Steel-concrete composite structures are more and more widely used in the field of building engineering, all of which are derived from the excellent performance of composite structures. The steel-concrete composite beam is a combination of concrete and steel, which is connected together by shear connectors to give full play to their advantages through reasonable design. That is, to give full play to the compressive properties of concrete and the tensile properties of steel in the composite structure, so that the performance of both can be fully played, through the combination of the full use of the properties of materials to achieve material saving, The purpose of improving economic efficiency and saving energy. Prestressed steel-concrete composite beam is a new type of structure which combines prestressed technology with composite beam on the basis of ordinary steel-concrete composite beam. By applying prestress to steel-concrete composite beam to improve the performance of composite beam, the use of prestress technology can reduce the cross-section height of beam, which not only saves the steel, but also reduces the cost. The internal force distribution of the composite beam can be adjusted after the prestress is applied, the elastic working range of the composite beam can be increased, the time of the yield of the composite beam is delayed, and the cracking time of the concrete slab is delayed, and the performance of the composite beam is improved. On the basis of steel-concrete composite beam, the performance of all aspects will be more superior. Through the analysis of the related research progress of the existing prestressed steel-concrete composite beams, it is found that the main factors that affect the performance of prestressed steel-concrete composite beams include: the performance of different materials, the distribution of external prestressed tendons, The distribution and quantity of shear connectors, the prestressing force of external prestress, etc. In this paper, the model of prestressed steel-concrete composite beam is established by means of ABAQUS finite element software, which is loaded according to the test mode, and the hysteresis curve of prestressed steel-concrete composite beam is obtained by applying reciprocating load. The main data, such as energy dissipation capacity, skeleton curve, stiffness degradation and so on, are compared with the experimental data to correct the model and establish an accurate finite element model. Secondly, after verifying the correctness of the finite element model, on the basis of the existing model, by changing the size of external prestress of prestressed steel-concrete composite beam, the strength grade of concrete, the number of shear connectors, the type of section steel, By studying the hysteretic curve, skeleton curve, stiffness degeneracy, energy dissipation curve and other related data of the external prestressing tendons, such as the form of tendons, and so on, this paper studies the hysteretic curves, skeleton curves, energy consumption curves of these different factors. The dynamic behavior of prestressed steel-concrete composite beams under reciprocating load is studied. Thirdly, the dynamic performance of prestressed steel-concrete composite beam and non-prestressed steel-concrete composite beam under reciprocating load is compared to study the advantages of prestressed composite beam in dynamic performance.
【学位授予单位】:沈阳建筑大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TU398.9;TU311.3

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