《無粘結預應力型鋼混凝土框架受力性能試驗及理論研究》是依託同濟大學，由熊學玉擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：無粘結預應力型鋼混凝土框架受力性能試驗及理論研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：熊學玉
- 依託單位：同濟大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
現代預應力結構體系是當今大型和複雜結構中最重要的結構體系之一。初步研究表明，無粘結預應力型鋼混凝土（UPSRC）結構具有施工簡便和優良的受力與抗震性能等特點，系統地開展UPSRC結構研究具有重大社會效益和工程套用價值。本課題是在有粘結預應力型鋼混凝土（BPSRC）結構和無粘結預應力混凝土（UPC）結構研究的基礎上，擬通過考慮型鋼用量、綜合配筋指標、預應力度、樑柱線剛度比等多種因素的影響，對UPSRC框架結構進行豎向靜載與低周反覆荷載試驗和有限元數值模擬分析；研究UPSRC結構無粘結筋應力增量規律和準確的無粘結筋接觸模擬方法；建立完整的UPSRC框架結構承載力、剛度、撓度及裂縫寬度計算理論；研究UPSRC框架結構的滯回曲線和恢復力模型；系統地展開對無粘結預應力型鋼混凝土框架受力性能的研究。
結題摘要
預應力型鋼混凝土（PSRC）構件兼具普通預應力混凝土（PC）以及型鋼混凝土（SRC）構件的特點，在大跨、重載結構中具有顯著優勢。而採用無粘結預應力筋的無粘結PSRC構件更是較好地克服了傳統有粘結PSRC構件施工複雜、預應力損失大等缺點，具有較大的套用前景。然而，目前對無粘結PSRC結構或構件力學性能以及設計方法的研究較為缺乏。為了更好地套用和推廣無粘結PSRC構件，本課題展開了系列試驗和理論研究。完成了三項主要工作：（1）完成了6榀無粘結和1榀有粘結預應力型鋼混凝土框架的單調及反覆載入試驗；（2）利用ABAQUS以及OpenSEES等軟體進行了數值仿真研究；（3）在試驗及數值研究的基礎上，對相關的設計理論進行了補充和完善。試驗結果表明：達到峰值荷載時，無粘結PSRC框架梁中型鋼的受壓翼緣並未屈服，與相關規範假設不同；無粘結筋的極限應力增量實測結果遠高於相關規範的預測結果；峰值後各試件仍具有良好的承載能力，峰值後承載力的大小保持在70%~90%峰值荷載；該結構形式具有優良的抗震性能，耗能能力強，變形恢復性能好，可用於強地震區域的建築中。模擬無粘結筋與混凝土間的接觸關係時，ABAQUS模型中利用了“Coupling”命令，而OpenSEES模型中則利用了零長單元（Zero-length element）。兩處理方法均實現了無粘結筋與混凝土間的自由滑動，且經試驗結果驗證效果較好。結合試驗及有限元結果，建立了包含綜合配筋指標以及跨高比這兩個參數的無粘結筋極限應力增量的計算公式。利用本項目以及蒐集到的試驗數據，對現有的PSRC受彎構件截面受彎承載力以及短期剛度的計算方法進行了深入的對比研究，通過相關的最佳化和修正，提高了已有方法的精度和適用性。建立了短期最大裂縫寬度的計算方法，該方法在平均意義上具有較高精度，但離散程度偏大。總體而言，本項目相關的試驗結果及數值模擬方法可為後來的研究人員提供豐富的參考。另外，基於大量試驗數據所提出的設計計算方法及修正建議，更具統計意義，可指導該類構件的設計。該項目研究成果在大跨、重載結構中具有較大的套用前景。
