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在重庆市自然科学基金“装配式组合梁双非耦合结构行为及计算理论研究”(cst2018jcyjAX0509)的资助下,针对装配式组合梁长期性能,提出了考虑时变效应的装配式组合梁数值模拟方法,基于剪力键集束布置和先后浇混凝土不同步时变作用特征,研究了装配式组合梁长期时变效应与参数影响规律,提出了考虑时变效应的装配组合梁长期性能分析方法。主要研究成果如下:
(1)提出了适用于装配式组合梁中考虑预制混凝土和后浇混凝土不同步时变的有限元模拟方法:采用刚度时间函数模拟先后浇混凝土徐变引起的时变作用,采用温降时间荷载模拟收缩作用。通过与试验实测对比验证,该模拟方法可用于类似装配式组合结构的数值分析中。
(2)通过数值模拟研究了装配式组合梁持荷3600d时变力学发展规律。时变效应可分为三个阶段:快速增长期、缓慢增长期、稳定期,其中快速增长期变形发展占全部时变效应的52%;考虑时变效应后,预制节段、后浇节段和钢梁应力更为均匀;装配式组合梁长期挠度较短期挠度增大73%,栓钉根部应力增大2.09倍;对比装配式组合梁和现浇组合梁的时变影响,前者较后者长期挠度减小6.93%。
(3)对比分析了预留孔大小、集束度、预制混凝土存梁时间、加载龄期、环境湿度等参数对装配式组合梁长期时变效应影响。预留孔尺寸和集束度对装配式组合梁时变效应的整体影响较小,而对栓钉的局部受力影响较大,预留孔长度由1040mm减小至500mm时,栓钉时变应力减小36.06%,集束度由0.031增加至0.125时,栓钉时变应力减小73.62%。预制混凝土存梁时间由0d增至360d时,跨中时变挠度减小32.73%。当加载龄期由30d增至360d时,时变挠度减小41.32%。当环境相对湿度在50%以下时,湿度对时变效应的影响较小,当其由50%增加至90%时,长期挠度减小55.44%,栓钉根部时变应力减小82.32%。
(4)基于装配式组合梁先后浇混凝土组合截面和不同步时变作用特征,将长期受力分解为短期荷载作用下的初始内力与时变内力重分布;依据内力分配法建立了装配组合梁初始内力表达式,依据弹性理论推导出先后浇不同步时变作用的时变效应内力重分布方程,最终建立了任意荷载作用下考虑时变效应的装配式组合梁长期力学性能分析方法,并提出时变等效计算考虑不同形式的后浇混凝土分布。该理论分析结果与实测及数值分析验证良好。
(1)提出了适用于装配式组合梁中考虑预制混凝土和后浇混凝土不同步时变的有限元模拟方法:采用刚度时间函数模拟先后浇混凝土徐变引起的时变作用,采用温降时间荷载模拟收缩作用。通过与试验实测对比验证,该模拟方法可用于类似装配式组合结构的数值分析中。
(2)通过数值模拟研究了装配式组合梁持荷3600d时变力学发展规律。时变效应可分为三个阶段:快速增长期、缓慢增长期、稳定期,其中快速增长期变形发展占全部时变效应的52%;考虑时变效应后,预制节段、后浇节段和钢梁应力更为均匀;装配式组合梁长期挠度较短期挠度增大73%,栓钉根部应力增大2.09倍;对比装配式组合梁和现浇组合梁的时变影响,前者较后者长期挠度减小6.93%。
(3)对比分析了预留孔大小、集束度、预制混凝土存梁时间、加载龄期、环境湿度等参数对装配式组合梁长期时变效应影响。预留孔尺寸和集束度对装配式组合梁时变效应的整体影响较小,而对栓钉的局部受力影响较大,预留孔长度由1040mm减小至500mm时,栓钉时变应力减小36.06%,集束度由0.031增加至0.125时,栓钉时变应力减小73.62%。预制混凝土存梁时间由0d增至360d时,跨中时变挠度减小32.73%。当加载龄期由30d增至360d时,时变挠度减小41.32%。当环境相对湿度在50%以下时,湿度对时变效应的影响较小,当其由50%增加至90%时,长期挠度减小55.44%,栓钉根部时变应力减小82.32%。
(4)基于装配式组合梁先后浇混凝土组合截面和不同步时变作用特征,将长期受力分解为短期荷载作用下的初始内力与时变内力重分布;依据内力分配法建立了装配组合梁初始内力表达式,依据弹性理论推导出先后浇不同步时变作用的时变效应内力重分布方程,最终建立了任意荷载作用下考虑时变效应的装配式组合梁长期力学性能分析方法,并提出时变等效计算考虑不同形式的后浇混凝土分布。该理论分析结果与实测及数值分析验证良好。