新型现浇层施加预应力叠合板力学性能及施工过程控制研究

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随着我国社会的不断进步,生活水平不断提高,对建筑业也提出更高的要求。装配式这一绿色建筑,采用现代化制造和组装技术,将建筑模块化、标准化和工业化,提高了生产效率,取代了以往落后的生产方式,应用数字化设计和制造、现场简化施工等一系列流程,在降低建筑成本的同时减少了碳排放,对于保护环境及提高建筑性能,促进“绿色可持续发展”具有重要意义。现浇层施加预应力叠合板是由现浇混凝土叠合层、桁架钢筋混凝土叠合板、低松弛预应力钢绞线及普通钢筋组成,是一种新型的楼板结构。中和轴以下配有低松弛预应力钢绞线,现浇层混凝土凝结硬化后与预制底板形成一个整体共同承担上部荷载,预应力筋张拉至控制应力时,增加了结构整体刚度,具有整体刚度大、抗裂性能好、承载力高等特点。本文以某立体停车库项目为依托,对实际工程中现浇层施加预应力叠合板及混凝土叠合板进行了静载试验,从挠度、裂缝发展规律、混凝土表面及钢筋应变等方面分析。研究了混凝土叠合板与现浇层施加预应力叠合板的受力性能,应用ABAQUS有限元分析软件对荷载作用下的现浇层施加预应力叠合板进行模拟分析,基于条带法、短期刚度法对现浇层施加预应力叠合板的施工过程进行控制。主要包括以下几个方面:(1)对比混凝土叠合板发现,现浇层施加预应力叠合板在荷载作用下受力性能良好,在正常使用阶段承载力满足要求。(2)研究了荷载作用下现浇层施加预应力叠合板与混凝土叠合板的裂缝、挠度、混凝土上下表面应变、钢筋应变等方面的变化规律及开展特征。试验表明,在混凝土底板出现裂缝之前,荷载—挠度曲线几乎为直线可视为现浇层施加预应力叠合板处于弹性状态,当底板出现第一条裂缝之后,荷载-挠度曲线略有降低,挠度增长速度开始加快,沿长跨方向荷载-挠度曲线增长缓慢,现浇层施加预应力叠合板协调变形性能良好。同混凝土叠合板相比现浇层施加预应力叠合板开裂荷载得到大幅度的提高,裂缝宽度更小,现浇层施加预应力叠合板底板裂缝发展规律呈现出一定的双向受力性能。(3)受拼缝影响,混凝土叠合板在拼缝处应力集中,钢筋应变值远大于现浇层施加预应力叠合板混凝土应变,现浇层施加预应力叠合板受拼缝影响较小。(4)在完成静载试验的基础上,基于ABAQUS有限元分析软件对竖向荷载作用下的现浇层施加预应力叠合板进行模拟分析,模拟结果与试验结果的发展趋势一致,模拟值与试验值吻合情况良好,验证了新型现浇层施加预应力叠合板初始刚度大、承载力高、抗裂性能、协调变形性能、受力性能良好的特点。(5)根据现浇层施加预应力叠合板挠度、裂缝控制等级、承载力控制要求及桁架钢筋混凝土叠合板的受力特点,分析了安装阶段有无支撑时叠合板使用功能及安全性,提出了安装阶段临时支撑方案,考虑了预应力损失的正常使用阶段的安全性验算,得出现浇层施加预应力叠合板施工过程中各阶段的安全性验算。
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