畢業(yè)設(shè)計（論文）-預(yù)應(yīng)力混凝土框架模型的循環(huán)載荷試驗

1、<p><b>　　XXXXXXX學(xué)院</b></p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計</b></p><p>　　題 目 </p><p>　　姓 名 </p><p>　　學(xué) 號 </p><p>　　專業(yè)班級

2、 </p><p>　　分 院 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　20XX年XX月XX日</p><p>　　預(yù)應(yīng)力混凝土框架模型的循環(huán)載荷試驗</p><p>　　W.L.MO and R. H. Han</p><p>&

3、lt;b>　　摘 要</b></p><p>　　預(yù)應(yīng)力混凝土框架結(jié)構(gòu)通常被用在橋梁設(shè)計中。但是，它們在反復(fù)循環(huán)荷載尤其是在遭受嚴重地震作用下的性能很少被了解。并且大多是橋梁規(guī)范中沒有提供所需的設(shè)計準則。其結(jié)論來自對八個小規(guī)模的預(yù)應(yīng)力混凝土框架模型分析，模擬加入地震力測試并記錄不同的荷載。這個實驗的的主要曲線（水平力與位移關(guān)系）與理論結(jié)果比較，并且試驗滯后的循環(huán)與按武田法則計算來的相比較。混凝

4、土強度約為40兆帕，預(yù)應(yīng)力鋼筋極限強度的有效應(yīng)力在36％與51％之間。結(jié)果發(fā)現(xiàn)有效應(yīng)力減少延性與耗能增加。反復(fù)循環(huán)荷載的的影響也是有作用的。</p><p>　　關(guān)鍵字：預(yù)應(yīng)力混凝土框架；橋梁設(shè)計；循環(huán)荷載試驗</p><p><b>　　簡介</b></p><p>　　剛構(gòu)橋是世界上最廣泛使用的一種高速公路橋梁。工程師把基礎(chǔ)看做是一個單元通

5、過用支柱構(gòu)建一個連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土剛框架。這種結(jié)構(gòu)類型不需要混凝土橋墩和支撐面的支持，從而給予了更經(jīng)濟的結(jié)構(gòu)。一般來說，這種橋型，可減少主梁的高度和減少上部結(jié)構(gòu)的材料。在地震地區(qū)的調(diào)查，預(yù)應(yīng)力混凝土框架橋梁對循環(huán)荷載反應(yīng)是非常重要并且非常有意義。不幸的是，過去大部分對預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁研究工作專注于非彈性靜態(tài)作用下。另一方面，人們普遍知道，預(yù)應(yīng)力混凝土表現(xiàn)出比鋼筋混凝土更加的脆。為了在抗耐結(jié)構(gòu)中使用并且通過預(yù)應(yīng)力使結(jié)構(gòu)更加經(jīng)濟，最重要的是了

6、解各種結(jié)構(gòu)部件表現(xiàn)出韌性的方式。對在不同一個部分的應(yīng)力狀態(tài)，混凝土可能也需要表現(xiàn)出大的延性和耗能性。從幾個實驗研究結(jié)果已經(jīng)報告處理過受反復(fù)荷載的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。但預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)測試很有限，尤其是在反復(fù)循環(huán)荷載作用下的記錄。由于地震的能量通過非彈性受彎構(gòu)件耗散較好，在嚴重的地震帶中，多數(shù)情況下，鉸接的梁或柱更被期待使用。因此為了防止脆性結(jié)構(gòu)失效梁或柱的關(guān)鍵部位應(yīng)當適當?shù)脑敿殹?lt;/p><p>　　要應(yīng)用反復(fù)

7、加載預(yù)應(yīng)力混凝土框架結(jié)構(gòu)的實用抗震設(shè)計測試數(shù)據(jù)，有必要研究各種循環(huán)載荷作用下影響。本文介紹了從預(yù)應(yīng)力混凝土框架結(jié)構(gòu)的八個小規(guī)模加入一系列循環(huán)荷載試驗下的結(jié)果和加在預(yù)應(yīng)力混凝土框架在相反循環(huán)荷載加載的過程。</p><p><b>　　測試程序</b></p><p>　　該框架分為兩組。這些試驗研究了施加有效預(yù)應(yīng)力和反復(fù)加載過程對預(yù)應(yīng)力混凝土框架結(jié)構(gòu)的影響。</

8、p><p><b>　　2.1 混凝土</b></p><p>　　在所有的試件中預(yù)拌混凝土抗壓強度值為5000磅（35兆帕）。投入24個標準柱，往里面灌注混凝土且經(jīng)常的去測試得到隨著時間的變化混凝土的強度。粗骨料的最大公稱尺寸為10毫米。</p><p>　　2.2 鋼筋和預(yù)應(yīng)力鋼</p><p>　　在試件中使用了4

9、0根三號剛和60根5號鋼。在梁中每組試件的縱向鋼筋包括4根3號鋼，提供了0.79％截面積的梁鋼率。同樣地在柱中每組試件中縱向鋼筋由4根5號鋼筋組成，提供了2.0％截面積的梁鋼率。綁扎鋼筋是2號鋼筋。標準的250級直徑為12.7毫米的鋼絞線作為梁底部的試件，提供預(yù)應(yīng)力鋼率0.28％。鋼絞線和鋼筋的力學(xué)性能列于表1</p><p><b>　　表1</b></p><p>

10、;<b>　　圖1</b></p><p><b>　　2.3 框架籠</b></p><p>　　圖1表示一個框架籠。梁和柱的每個鋼筋籠的長度分別為1170mm和475mm。綁扎是根據(jù)ACI規(guī)范規(guī)定的剪力設(shè)計要求。兩個高強度直徑為25毫米的全螺紋鋼被放置在每一列的底部。這些鋼筋分別插入到每個鉸鏈鋼板支座，以確保這兩個支座的鉸鏈連接。</

11、p><p>　　離梁的底部50毫米水平設(shè)置一個帶有20毫米口徑的PVC管，一單鏈插入到PVC管。等籠完成后，在混凝土框架里面注漿。在投入試驗后，框架被施加預(yù)應(yīng)力并且測試28天。</p><p><b>　　2.4 試件</b></p><p>　　預(yù)應(yīng)力混凝土框架結(jié)構(gòu)的所有具有相同的尺寸，鋼筋，后張預(yù)應(yīng)力束，如圖2所示，該模型的原型框架本文報道的

12、比例大約為20。八塊框架被分為兩組來研究遲滯循環(huán)的有效預(yù)應(yīng)力的作用。每個組的四個框架受到四個不同類型的負載的過程，包括單循環(huán)和反復(fù)訊混荷載。</p><p>　　在被試驗前，為了避免應(yīng)力損失，框架立即被分別加入鋼筋極限強度的51％和36％的預(yù)應(yīng)力。這些鋼筋無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力而且強度不充分（極限強度的70％），因為是打算模擬分別為27％和48％的預(yù)應(yīng)力損失。使用STRESSTEEL系統(tǒng)加入預(yù)應(yīng)力，包括楔形錨固和液壓強調(diào)設(shè)

13、備。試樣中的第一個字母命名指的是混凝土的強度。字母'L'是指對混凝土強度低于45兆帕，第二個字母'P是指單調(diào)荷載下的主要曲線；載入過程分別用字母A，B和C來表示，如圖3所示。最后一個字母是指第一第二兩組中不同作用的有效預(yù)應(yīng)力。</p><p><b>　　圖2</b></p><p><b>　　圖3</b></p&

14、gt;<p><b>　　2.5 工具</b></p><p>　　四個計量表被用于每個試件，并按照在兩個最關(guān)鍵的位置。利用四個LVDT來測試框架的水平位移。水平力用500千牛傳感器來衡量。</p><p><b>　　2.6．測試</b></p><p>　　每組的第一個標本是單調(diào)負載下測試發(fā)現(xiàn)負載變形關(guān)

15、系（主曲線）。由于具有多個因素，規(guī)定水平位移為將最大荷載作用下的水平位移除以屈服位移。水平位移任何一方的鋼筋或預(yù)應(yīng)力鋼產(chǎn)量第一，被稱為屈服位移，正是響應(yīng)框架明顯偏離直線。螺紋鋼或是預(yù)應(yīng)力鋼首先屈服產(chǎn)生的水平位移稱為屈服位移，這里框架曲線反應(yīng)為偏離直線。其余各組的三個樣本進行了用反復(fù)循環(huán)荷載作用下測試，根據(jù)水平位移形成A，B或C類（圖3）。</p><p>　　測試詳情，如圖4所示。所有的試件在水平荷載下測試，鉸鏈

16、連接，允許支座自由轉(zhuǎn)動。這形成了了兩個鉸鏈框架的式件。在每次測試之前的準備工作，包括式樣的調(diào)整、預(yù)應(yīng)力的應(yīng)用和應(yīng)變的記錄、和梁與柱多個部位的的位移。</p><p>　　實際測試以預(yù)應(yīng)力的應(yīng)用為開始隨。即加入水平荷載，得到的水平位移在表3中。屈服位移§y是理論計算。五秒內(nèi)需要完成一次循環(huán)。所有數(shù)據(jù)均由收集數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集，輸出負荷與位移并連續(xù)繪圖。</p><p><b&g

17、t;　　圖4</b></p><p><b>　　3.試驗結(jié)果</b></p><p><b>　　3.1 主要曲線</b></p><p>　　LP -1和LP- 2為試驗主曲線，折疊的曲線為其余六個試件，分別都顯示在圖5和6中?？梢钥闯觯诹旱匿摻钸_到臨界屈服點前，所有在同一組曲線是相似的。屈服后曲線逐漸

18、分離。在極限狀態(tài)中，理論水平力與水平位移很接近試驗結(jié)果。應(yīng)當指出，對試件LA – 1， LB- 1，和LC- 1滯回的折疊曲線，類似的樣本的LP -1的主要曲線。同樣試件LA – 2， LB- 2，和LC- 3滯回的折疊曲線，類似的樣本的LP -2的主要曲線。</p><p>　　3.2 與理論的比較</p><p>　　對預(yù)應(yīng)力混凝土框架結(jié)構(gòu)的主要理論預(yù)測曲線繪制在圖5和6中。在圖5和

19、6的理論曲線非常接近相應(yīng)的測試曲線表現(xiàn)在三個方面：（1）屈服前曲線的預(yù)測與測試吻合較好;（2）預(yù)測的極限水平力比最終的實驗水平力低;（3）水平極限位移的預(yù)測也比從測試的最終位移低。平均而言，最終的實驗極限水平力比理論預(yù)測大15％?？赡苡腥齻€因素的影響：首先，在分析框架柱之間的中心到中心的距離作為跨度長，但是，一個負塑料中性軸的鉸鏈梁靠近柱的內(nèi)面。其次，塑料長度均大于在假定的分析。第三，部分都受到彎曲和壓縮的框架的目的使鋼拉伸而屈服。軸向

20、力和水平力因此都增加。對極限彎矩軸向力的作用可以包括通過使用交互曲線。然而，彎矩軸力比在每個部隊一級和軸向力與彎矩曲率不同的關(guān)系并沒有受到調(diào)查?？傊?，為比較兩組實驗和分析結(jié)果，如圖5和圖6所示，顯示了在整個負載過程吻合。</p><p><b>　　3.3 遲滯回圈</b></p><p>　　六個測試樣本在反復(fù)荷載作用下的滯回圈見圖7-12。裝載A型（標本的LA

21、- 1和LA -2），負載增加后遲滯回圈慢慢變得更大。達到極限荷載，他們逐漸變得平坦。加載在第一個周期B型（標本的LB- 1和LB- 2），滯回圈接近極限載荷和最大的循環(huán)生產(chǎn)。后來的遲滯回圈變得越來越小。加載C型（標本的LC -1和LC- 2）遲滯回圈像是A和B聯(lián)合起來加載的結(jié)果。部分負荷上升，遲滯回圈類似于載入A型。部分負荷下降時，類似于載入B型。當LA -1，LB- 1和LC -1的水平力和應(yīng)變關(guān)系被繪制出是，對位移和相同載荷下的鋼

22、材品種的滯回圈非常相似。換句話說，鋼的應(yīng)變也依賴于加載的過程。一般而言，實驗遲滯回圈按規(guī)定載荷歷程相當密切。因此，反復(fù)循環(huán)的荷載在加載過程對預(yù)應(yīng)力混凝土的性能影響是很大的。</p><p><b>　　3.4 失效模式</b></p><p>　　失效模式兩組的測試顯示在圖13和14個,和表2。失效的八塊框架可以分為兩種主要類型，即梁中臨界區(qū)抗彎失敗下(A表示)和柱

23、中的剪力失效(B表示)。破壞模式一個可以進一步歸分為兩類,即。如前所述,A1及A2見表2。八個框架中的兩個塑性鉸應(yīng)該全部進行計算。連接鉸鏈能夠很好地避免被橫向線圈過度限制。因此延性能夠比測試大很多。同時,剪切破壞在底部兩端列是可以避免的框架模型提供了適當?shù)南拗频臅r候。提供適當?shù)南拗?，柱子底部剪力的失效能夠被阻止?lt;/p><p><b>　　圖5</b></p><p&g

24、t;<b>　　圖6</b></p><p><b>　　4．討論結(jié)果</b></p><p>　　一個普遍看法是，預(yù)應(yīng)力混凝土框架試驗表現(xiàn)出相當韌性。從當前的一系列試驗得到，對預(yù)應(yīng)力混凝土框架結(jié)構(gòu)性能的影響研究變量包括預(yù)應(yīng)力的數(shù)值，加載過程和Takeda規(guī)則形成的遲滯回圈。請注意，該模型框架體積小，因而實際的橋架可表現(xiàn)出有所不同的性能。<

25、/p><p><b>　　4.1 預(yù)應(yīng)力效應(yīng)</b></p><p>　　像之前提到的，1組（LP-1,LA-1，LB-1,LC-1試件）和2組（LP-2，LA-2，LB-2，LC-2試件）是有效預(yù)應(yīng)力。同樣的加載方式，1組中試樣與2組中的試樣按照耐久性與吸能相比較。當試樣LP-2，LA-2，LB-2，LC-2與試樣LP-1,LA-1，LB-1,LC-1分別相比較，從表2

26、中可以看出第2組種試樣的韌性與吸能性都比第一組中相對應(yīng)的試樣要強。在表2中，延性定義為最終位移除以屈服位移，分為位移，以及耗能能力是被遲滯循環(huán)的所有封閉的面積之和。因此，有效預(yù)應(yīng)力的減少使得韌性和耗能增加。</p><p><b>　　4.2．負載過程</b></p><p>　　每組都有一個單調(diào)加載和三個循環(huán)加載類型A,B和C（表3）。加載過程對預(yù)應(yīng)力混凝土的影響能

27、夠在圖7-12中觀察出出來，并且在表2中可以看到韌性和耗能的影響。遲滯環(huán)的形狀密切跟著指定負載的過程，因此的負載的過程對遲滯回圈效果顯著。</p><p>　　4.3遲滯回圈與武田規(guī)則對比</p><p>　　武田規(guī)則被平凡的用的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)中。在這個節(jié)中將要研究下武田規(guī)則能不能運到預(yù)應(yīng)力混凝土框架中。挑出一個試件，就是試件LA-2。2個樣品的LA -2的滯回曲線繪制在圖15. 試驗

28、主要三線性曲線在這個圖繪制比較容易對比。在第一次循環(huán)的最大水平力有一個在屈服和極限之間的數(shù)值（圖15a）；且最大的第二個循環(huán)水平力接近極限水平力（圖15b）。根據(jù)武田規(guī)則的循環(huán)也繪制在圖15中。能夠從圖15得到武田規(guī)則沒有考慮到試驗性滯后循環(huán)有一個收縮效應(yīng)。在每個循環(huán)遲滯消散能量計算武田的規(guī)則和測試結(jié)果，每個循環(huán)遲滯消散能量計算都使用了武田的規(guī)則和測試結(jié)果，它們在圖15指出。在一次循環(huán)中，武田的規(guī)則得到的耗能比試驗中大1.5倍。在第二個

29、循環(huán)中，從武田的規(guī)則得到的耗能比從試驗得到的高8.4％。換句話說，武田的規(guī)則需要修改預(yù)應(yīng)力混凝土框架結(jié)構(gòu)的非線性動態(tài)分析。</p><p><b>　　圖7</b></p><p><b>　　圖8</b></p><p><b>　　圖9</b></p><p><b&

30、gt;　　圖10</b></p><p><b>　　圖11</b></p><p><b>　　圖12</b></p><p><b>　　圖13</b></p><p><b>　　圖14</b></p><p>&

31、lt;b>　　5.結(jié)論</b></p><p>　　主要曲線預(yù)應(yīng)力混凝土框架結(jié)構(gòu)（應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系），可以通過其他地區(qū)的理論方法與可接受的精度來預(yù)測。在低周反復(fù)荷載下和單調(diào)荷載下試樣的遲滯循環(huán)曲線相似。反復(fù)循環(huán)的負載過程對預(yù)應(yīng)力混凝土框架結(jié)構(gòu)性能的影響是重要的，因為實驗遲滯回圈按規(guī)定載荷流程相當密切。三種故障模式被確定，即在梁的彎曲破壞，在梁彎曲破壞后柱的剪切破壞，柱中的剪切破壞。有效預(yù)應(yīng)力降低時延

32、性和耗能增加。當武田規(guī)則用在遲滯循環(huán)，消耗的能量估計過高。實驗結(jié)果表明武田的規(guī)則中沒有考慮收縮效應(yīng)的意義重大。因此，武田規(guī)則還需要進行修改，考慮收縮效應(yīng)，從而改進預(yù)應(yīng)力混凝土框架結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)分析的準確性。</p><p><b>　　圖15</b></p><p><b>　　表2</b></p><p><b>

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53、;/p><p><b>　　朗讀</b></p><p>　　顯示對應(yīng)的拉丁字符的拼音</p><p>　　字典 - 查看字典詳細內(nèi)容</p><p><b>　　采用</b></p><p><b>　　導(dǎo)言</b></p><p>

54、;<b>　　引言</b></p><p><b>　　導(dǎo)論</b></p><p><b>　　緒論</b></p><p><b>　　引導(dǎo)</b></p><p><b>　　緒言</b></p><p>