浅论缓粘结预应力试验及非线性分析方法研究

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1、上海大学博士学位论文缓粘结预应力试验及非线性分析方法研究姓名：赵建昌申请学位级别：博士专业：结构工程指导教师：张孟喜20070601上海大学博士学位论文摘要缓粘结预应力体系通过特种缓凝材料将无粘结和有粘结两种预应力体系相结合，扬长避短，发挥各自优势，是后张法预应力体系的一场革命。按缓凝材料的不同，缓粘结预应力体系分为砂浆型和涂料型两种。本文系统地评述了已有的国内外研究者对缓粘结预应力混凝土结构和无粘结预应力混凝土结构试验和分析的研究成果，针对砂浆型缓粘结预应力混凝土结构进行了超效缓凝砂浆物理力学特性、张拉摩阻力、结构构件静力特性和非线性分析方法等方面的研究。在超效缓凝砂浆物理力学特性研究方面

2、：将超效缓凝砂浆按配比分为A、B、C三种，通过试验研究了低温区(5。C～7℃)、中温区(16。C----,22℃)和高温区(≥35℃)条件下超效缓凝砂浆的流变性和塑性指数、抗压强度、劈拉强度、弹性模量等主要物理力学特性随龄期的变化规律，另外通过电化学分析和将钢筋埋于缓粘砂浆中的长期观察试验，得出了缓凝砂浆对预应力筋无锈蚀的结论。在张拉摩阻力研究方面：用光圆钢筋和螺纹钢筋制作成的缓粘结预应力筋进行了不同龄期下的拉拔试验。对于光圆钢筋，给出了30d前拉拔摩阻力基本保持稳定，单位静摩阻力在3．O～4．5N／cm2之间，单位滑动摩阻力在1．77,---3．5N／cm2之间，龄期大于30d后，拉拔摩阻

3、力急剧增大，龄期大于60d后，摩阻力达到145N／cm2；对于螺纹钢筋，给出了30d前拉拔单位静摩阻力在2．47～4．5N／锄2之间，龄期大于30d后，拉拔摩阻力急剧增大的结果；通过两种缓粘结预应力筋拉拔摩阻力的结果对比，得出了光圆钢筋单位面积的拉拔摩阻力与螺纹钢筋的单位面积拉拔摩阻力基本相等，拉拔摩阻力与钢筋表面的形状关系不大的结论，为缓粘结预应力混凝土这一新型的后张法预应力体系在设计中张拉摩阻力计算提供了依据。在结构构件静力特性研究方面：通过16个缓粘结、2个无粘结、2个有粘结共计20个后张法预应力混凝土受弯构件的试验研究，从开裂弯矩、极限弯矩、裂缝形式和荷载一挠度曲线等各个方面，把缓粘

4、结预应力构件与传统的后张法(有粘结，无粘结)预应力构件进行了对比分析，得出了缓粘结预应力构件V缓粘结预应力试验及非线性分析方法研究在张拉四个月后，其工作性能接近有粘结预应力构件的结论，为今后缓粘结预应力体系设计提供了依据。在非线性分析方法研究方面：首先将后张法预应力钢筋混凝土梁视为由预应力筋和钢筋混凝土梁组成的存在粘结滑移的组合梁，提出了适合于无粘结、缓粘结和有粘结三种后张法预应力混凝土梁的非线性分析模型，其次通过预应力筋与钢筋混凝土之间的粘结一滑移本构关系，推导出了预应力筋张拉力表达的后张法预应力钢筋混凝土梁非线性微分方程，给出了后张法预应力钢筋混凝土梁在均布荷载、双集中荷载和单集中荷载三

5、种荷载形式下的非线性解析解和截面协同工作系数理论表达式，建立了后张法预应力混凝土梁的实用非线性分析方法并对影响截面协同工作系数的若干因素进行了讨论，另外利用本文建立的以挠度表达的后张法预应力混凝土梁平衡微分方程齐次解作为单元形函数，给出了预应力筋、混凝土和粘结刚度三位一体的后张法预应力混凝土梁单元刚度矩阵和等效节点荷载，建立了后张法预应力混凝土结构非线性有限元分析模型，为更好地对由后张法(无粘结、缓粘结、有粘结)预应力混凝土梁组成的复杂结构进行非线性分析提供了有力的工具。关键词：缓粘结预应力；试验研究：非线性分析；实用分析方法；有限元模型VI上海大学博士学位论文AbstractCombini

6、ngtheadvantagesofboththebondedandnon·-bondedpost··tensionedpresstressedsystemsthroughaspecialset-retardedmaterial，thebond—retardedprestressedsystemisreallyarenovationofthepost·tensionedprestressedsystem．Accordingtotheset—retardedmaterials，thebond·retardedprestressedsystemscanbeclassifiedastwotypes，

7、i．e．，mortartypeandcoatingtype．Withasystematicalintroductionofthestatusquoofthebond．retardedandnon-bondedprestressedconcretesystems，theauthordevelopsaseriesofstudiesinfouraspects，i．e．，thephysicalandmechanica