钢-再生细骨料混凝土连续组合板长期性能计算方法研究

作     者：方澎琪 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：耿悦

授予年度：2020年

学科分类：08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：组合板 再生细骨料 非均匀收缩 裂缝宽度 设计方法 

摘      要：压型钢板的传湿隔绝作用使组合板中的湿度单向传导,收缩应变沿截面高度分布不均匀,产生附加曲率,从而增大板件长期挠度与压型钢板长期应力;还会显著增大连续组合板负弯矩区弯矩,增大钢筋应力与裂缝宽度。再生粗、细骨料的掺入会减小自生收缩而增大干燥收缩,进而加大非均匀收缩的影响。目前我国规范尚未考虑非均匀收缩对组合板长期性能的影响,课题组前期提出的组合板长期性能设计公式为利用有限元结果回归得到,现有钢筋再生粗骨料混凝土构件裂缝宽度计算公式则是通过试验回归得到,适用范围受限于有限元分析或试验的参数范围,且尚未考虑再生细骨料的影响。本文通过有限元分析,系统研究了非均匀收缩作用对钢-再生粗/细骨料混凝土连续组合板长期静力性能的影响,具体内容包括:(1)基于课题组前期再生细骨料混凝土非均匀收缩试验结果,提出可同时考虑再生粗、细骨料取代率影响的混凝土非均匀收缩预测模型,将该模型引入课题组前期建立的组合板长期静力性能有限元模型,将有限元预测结果与组合板长期性能试验结果进行对比,验证模型的可靠性。(2)采用所建立的有限元模型研究了4500块钢-再生细骨料混凝土连续组合板的长期性能,考虑参数包括再生粗、细骨料取代率、残余砂浆含量、环境相对湿度等参数。重点关注各参数对组合板长期挠度、压型钢板和负弯矩筋长期应力的影响。研究表明,非均匀收缩与再生粗、细骨料对组合板长期性能具有显著影响,再生粗、细骨料的影响间存在耦合作用,设计中需予以考虑。(3)基于参数分析结果,将非均匀收缩作用等效为施加于结构构件的外荷载,采用截面分析法,推导得到了钢-再生粗/细骨料混凝土连续组合板长期挠度、压型钢板和负弯矩筋长期应力计算公式。为简化公式形式,经统计大量文献实测结果,以平均值作为非关键参数的取值。这样得到的简化公式与有限元预测结果比值的均值为0.981～1.008,判定系数R2为0.802～0.970。(4)基于粘结滑移与无滑移统一理论,通过引入再生混凝土力学性能修正系数考虑再生骨料的影响,结合截面分析法,对我国《混凝土结构设计规范》的混凝土长期最大裂缝宽度计算公式进行修正,建立了同时适用于钢筋再生混凝土构件和钢-再生混凝土组合板的混凝土长期最大裂缝宽度计算公式。公式与现有试验结果吻合良好,均值为0.888,判定系数R2为0.999。