預應力腹板開洞組合梁受力性能及承載力研究

《預應力腹板開洞組合梁受力性能及承載力研究》是依託昆明理工大學，由王鵬擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：預應力腹板開洞組合梁受力性能及承載力研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：王鵬
• 依託單位：昆明理工大學

項目摘要

在組合梁腹板上開洞，讓日常生活中的所有管道(給排水、煤氣、通風與空調等管道)從洞口通過，便能減少這些管道對建築空間的占用，達到降低層高、節約大量的建設資金。然而，腹板開洞後組合梁的受力性能(剛度、強度、變形、破壞模式)會受到較大的影響，洞口處在Vierendeel內力作用下截面的抗彎與抗剪承載力明顯降低、洞口處的變形急劇增大。針對以上問題本項目提出將預應力技術套用於腹板開洞組合梁，通過施加預應力來控制洞口處的混凝土的裂縫，擴大彈性工作範圍，減小由於開洞所引起的附加撓度，提高組合梁的剛度和承載力。項目研究內容是解決組合梁施加預應力後洞口處的抗彎與抗剪承載力，揭示洞口處各部分截面對抗剪承載力貢獻的大小，闡明洞口處的傳力機制，建立合理的力學模型，推導預應力腹板開洞組合梁承載力計算公式，為工程設計提供實用的計算方法。這些研究問題的提出及其解決對完善預應力腹板開洞組合梁的設計理論具有重要意義。

結題摘要

在組合梁腹板上開洞，讓日常生活中的管道從洞口通過，便能減少這些管道對建築空間的占用，達到降低層高、節約建設資金的目的。但是，腹板開洞後組合梁的受力性能會受到較大的影響，洞口處的抗彎與抗剪承載力明顯降低。針對以上問題本項目提出將預應力技術套用於腹板開洞組合梁，通過施加預應力來控制洞口處的混凝土的裂縫，擴大彈性工作範圍，提高組合梁的剛度和承載力。因此，本項目採用試驗研究、理論分析和有限元數值計算相結合的研究方法，對預應力腹板開洞組合梁的受力性能進行了研究。項目研究內容包括洞口處的抗彎與抗剪承載力。實驗方面共設計了10個預應力腹板開洞組合梁試件，其中5個試件洞口設定在純彎段和5個試件洞口設定在純剪段；理論方面基於簡化的塑性理論分析方法推導了預應力腹板開洞組合梁的抗彎和抗剪承載力計算公式；有限元方面建立了預應力腹板開洞組合梁非線性全過程受力行為的精細有限元模型，並對預應力腹板開洞組合梁的承載力影響參數（預應力筋布置形式、預應力筋初始張拉力、混凝土板配筋率、混凝土板厚、栓釘布置等）進行了分析。研究結果表明：施加預應力能明顯地提高腹板開洞組合梁的剛度和承載力，而且擴大了組合梁的彈性承載力；增加混凝土板的配筋率能有效的提高組合梁的變形能力並減少混凝土板的裂縫；增加混凝土板厚能有效的提高腹板開洞組合梁的抗剪承載力；增加栓釘的數量能減小組合梁的界面滑移，並能提高預應力腹板開洞組合梁的剛度和承載力。這些研究問題的解決對完善預應力腹板開洞組合梁的設計理論具有重要意義。