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1、Y1 0 3 3 0 5 3分类号 密级T V 4单位代码学号1 0 6 1 80 4 2 8 0 2 0 8 墨麽交通戈謦 硕士学位论文论文题目：混凝土叠合构件界面抗剪性能研究s t a d yo nt h eb o u n d a r ys h e a rb e h a v i o r so ft h ec o m p o s i t ec o n c r e t em e m b e r s研究生姓名：孑，J 、世泉导师姓名、职称：许锡宾教授申请学位门类工学专业名称：港口、论文答辩日期：2 0 0 7年4月铲日学位授予单位：重庆交通大学答辩委员会主年月评阅摘要摘要混凝土叠合构件广泛的应用
2、于实际混凝土结构工程中，因此混凝土叠合界面的力学性能对结构整体工作性能的影响引起了人们的广泛关注。国内外研究者对两阶段受力叠合梁斜截面抗剪性能进行了一定数量的试验研究和理论分析，但由于其二次浇注、两阶段受力的特点，迄今对其受力机理及破坏形态仍没有一个比较统一、清晰的认识。本文在参考大量国内外文献的基础上，总结归纳了国内外在该领域的研究成果，以叠合高度、混凝土强度等参数为主要因素，开展了三组共1 5 个试件的混凝土叠合模型的研究和分析。本文作者提出采用面面接触单元中的T A R G E T l 7 0 和c o N T A c T l 7 4 来模拟预制和后浇混凝土叠合面之间的这种物理特性的建模
3、方法。据此，利用大型有限元软件开展了混凝土叠合构件抗剪试验的仿真分析。结果表明仿真分析与前期大量试验结果普遍吻合较好。有限元仿真分析展现了各典型试件从加载到破坏的全过程性能，补充和验证了试验结果，供工程实际应用参考。关键宇：叠合结构；抗剪性能；叠合参数；接触分析；有限元法摘要S i n m ea p p h c a l i o fc 鲫p o s i t es t r I l c t I l i se x t e I l s i v ei nc o n c r e t es t r n l J c a l蛐g i n r i n 舀t h ea 巧d o no fp r e _ a I l d
4、p O s t c a 鲥由gc 伽1 c 皑t ci n t c r f h c e0 n 砒m c t l l 砖既岫c a p a b m 哆h a sc 矩s e dc o m p r e h 髓s i v ep u b l i ca t t e l 1 t i 1 0 t 8o f 瓤p c 血n 酬s e a 邢h e sh a v eb e 髓d 0 d b o u tp 静a n dp o 髓- c 础gc c 僦e 衄c d a o fn 把。伽p o s 尬s t n l c t I l m ，H o w c V c r ，山e 砖i sn o 吼i t c d 孤dc I
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9、ee l 锄e n tm 劬o d重庆交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：知e 立日期：年月日重庆交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权重庆交通大学可以将本学位论文的全部内容编入有
10、关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。学位论文作者签名：扣鬯室V日期：年月日第一章绪论第一章绪论1 1 混凝土叠合结构在工程中的应用混凝土叠合结构以预制部分的预应力钢筋混凝土梁( 板) 结构承受施工期荷载，待其上现浇混凝土达到设计强度后，再由预制部分和现浇部分形成的整体叠合截面承受使用荷载( 图1 1 ) 相对预制装配结构而言，采用混凝土叠合结构可提高结构的整体刚度和抗震性能，同时还可以解决施工现场大型预制构件吊装能力不足的问题。相对于现浇整体结构而言，采用混凝土叠合结构可减轻支模工作量( 尤其是高空或困难条件下) ，提高施工效率，节省模板材料，经济效益十分
11、显著。因此近年来，混凝土叠合结构在工民建、道桥及港口工程中得到日益广泛的应用。图卜1 叠合结构截面示意图在钢筋混凝土诞生后的1 0 0 年以来，现浇结构以其整体性好、抗震性好、可模性好等优点占据了统治地位。但是它有许多不容忽视的缺陷，如模板支撑体系庞大，花费大量的木材、钢材；工地要进行现浇养护，施工周期长，工程质量和构件质量易受现场条件影响；难以保证文明施工，在人口密集地区浇注混凝土会造成环境污染、噪声污染等。装配式结构是人们在充分认识现浇结构的缺陷后提出的结构形式，它把工程的许多构件的生产由现场转到工厂预制，因而可以提高构件的标准化和工厂化程度，构件质量好节省模板支撑体系，可以缩短工期。但是
12、它有许多不容忽视的缺点，主要表现在抗震性能差，不利于充分实现结构内力的重分布，不利于管线埋设等。而叠台结构作为上述两种结构优点的结合体，其有更强的生命力。这种结构最先用于桥梁工程，后来这种结构被用到建筑工程的施工中，并在其实践中得到发展，成为理论较成熟的一种结构【1 】。它的广泛使用前景主要表现如下：a 节约模板和钢筋用量，降低材料消耗；第一章绪论b 提高构件质量和工厂化生产程度，提高了生产效率；c 是预应力技术的最佳载体，有利于促进预应力技术的广泛应用；d 促进建筑材料( 钢筋、混凝土) 向高强方向发展，并可减少构件截面尺寸，减轻结构重量，增加结构净空和跨度；e 文明施工现场，减少市区施工噪
13、声，减少商品混凝土的使用量。一在工业与民用建筑结构中的应用混凝土叠合梁板结构除在多层建筑中得到广泛的应用外，在高层建筑中的应用也得到比较迅速的发展，结构形式也根据使用要求不同而丰富变化。就混凝土叠合梁板而言，根据具体情况或为预制板搭在预制梁上通过现浇板和梁上叠合层混凝土形成整体( 图1 1 ) ，或为全预制板搭在叠合梁的预制部分上通过现浇梁上叠合层混凝土形成整体( 图l - 2 ) 。叠合梁的预制截面形式也丰富多变，如槽形、倒T 形、花篮形和L 形等。二在桥梁结构和港口工程中的应用圈卜2 叠合粱截面示意图在桥梁的新建或加固工程中，大量出现先浇混凝土和后浇混凝土共同作用的情形( 如图1 3 、l
14、 - 4 ) 。 _ 皇L +图1 - 3 预应力砼工型组合粱桥通用构造图桥梁施工中，为了施工的方便和快捷，将桥梁分节段分部位施工，如悬臂施工。这种情况下，桥梁的工作性将依赖于先后浇混凝土界面粘结。如当T 梁的翼缘较宽时，常先预制I 字形主梁并安装完成后，再现浇翼缘。图l - 3 中预应力混凝土工字型组合梁桥构造图中，先浇混凝土I 字梁和后浇翼缘板之间的粘结就取决于界面整体性。第一章绪论又如图1 4 为某箱形组合梁桥，每孔4 片先张预应力混凝土槽形梁和7 块预应力混凝土空心板通过预制成批生产施工时，将槽形梁架设就位后，上铺空心板，再利用现浇桥面混凝土将两部分结合成整体箱梁。m1 5 0L9 0
15、 0 ，2 。I11 一1 。现浇铺装。IJ lIl 魂”- o 帅- J ，：c 1 ，t ：o 抖L 巡童j 刚I I 预制预应力空心板悖Il 渊o o | - _ T 。黝彭鲵1 2 2 ：铀。1 2 2洌1 2 2 2预镧预应力槽形U 么r趾订j集现浇端焉板u ，2 7 82 7 8 ，2 OL1 8 BLfOL1 8 8 2图1 - 4 莱箱形组合梁桥1 2 混凝土叠合结构的经济和环境效益国外在2 0 世纪2 0 年代开始把钢筋混凝土叠合结构应用在桥梁上，4 0 年代开始用在房屋建筑上，5 0 年代在建筑上得到较大发展。我国从上世纪5 0 年代开始在混凝土结构中采用叠合式构件。几十年
16、来，叠合结构的设计已经比较成熟。叠合结构的应用大大减小了施工难度，提高了施工效率，经济效益和环境效益较为显著。| 2 1混凝土叠合结构应用的经济效益叠合结构体系应用所产生的经济效益是多方面的。由于梁、板、柱等受力构件分两阶段制造，使得预制梁、预制板和预制柱等预制构件得以实现工厂化生产。叠合结构的经济效益首先来源于大幅度的工厂化生产【2 l 。工厂化生产能够充分利用先张法预应力技术，对于生产叠合结构的预制构件具有以下经济优势和技术优势：( 1 ) 预应力预制构件采用高强度的螺旋肋钢丝或者刻痕钢丝，代替原现浇结构强度相对较低的普通钢筋。两种钢材间数以倍计的强度差和不大的价格差，能够带来可观的经济效益；( 2 ) 采用预应力技术可以减小构件的截面尺寸，减轻自重，节省混凝土用量；( 3 ) 预制构件的工厂化提前生产，大大减少现场施
