装配式混凝土叠合梁数值模拟分析及应用

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预制装配式混凝土叠合梁是建筑工业化进程发展的产物,其在装配式建筑中发挥了巨大的作用。然而相对于传统的整浇梁,装配式叠合梁具有二次浇筑、两阶段受力的特点,在各部位受力上出现了“应力超前”、“应力滞后”、“预压应力区”、“应力重分布”等特殊的现象,本文通过非线性有限元软件ABAQUS对装配式叠合梁特殊的成型过程进行模拟,并从各个方面分析了其受力特点和影响因素,为工程应用提供了诸多有效的总结和建议。  本文主要研究内容和成果包括:  (1)利用ABAQUS有限元软件建模,在明确各个材料之间关系的基础上,通过特殊的建模技巧“单元生死”、“单元追踪”,有效地实现了装配式叠合梁两阶段受力的工程特点,并通过与整浇梁的对比分析,很好地总结出了其在受力性能上的不同之处,掌握了其受力上的特殊位置,并为后续的模拟分析提供了依据。  (2)在总结诸多国内外试验的基础上,对装配式叠合梁斜截面受剪和正截面受弯性能上的主要影响因素:混凝土强度、叠合参数(kM、kh)、纵筋配筋率、箍筋配筋率等进行数值模拟分析。主要成果有:得到相关影响因素变化下叠合梁在斜截面和正截面上受力性能的不同变化情况,并提出了各参数合理的设计范围。通过与规范和回归公式进行结果对比,得到只要各个参数在合理的范围之内,装配式叠合梁是具备有和整浇梁一样甚至更优的斜截面抗剪受力性能。最后还利用数学多元回归方法得到他们的影响重要性排序。以上结论对于构件在结合规范进行设计时提供了十分重要的参考价值。  (3)以厦门生物医药园区二期试点工程为背景,描述了新型梁端U型叠合梁在设计和工程中的应用,并用数值方法比较了整浇梁、普通叠合梁、梁端U型叠合梁在受力上的不同,从中得到了梁端U型叠合梁在节点位置具有相比于普通叠合梁更优的受力性能,为以后此类构件设计提供了参考,同时在对比了工程图纸和施工方案后,总结了在设计上从整浇梁向装配式叠合梁的转变过程。
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