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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土開洞板的實(shí)驗(yàn)研究
- 來(lái)源：
- 第十一屆“挑戰(zhàn)杯”國(guó)賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 簡(jiǎn)介：
- 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)樓板由于樓梯、電梯、管道井和衛(wèi)生間等的需要，經(jīng)常要進(jìn)行開洞處理，而洞口的存在，板的受力復(fù)雜，洞邊易產(chǎn)生應(yīng)力集中并導(dǎo)致裂縫，影響結(jié)構(gòu)的正常使用及安全。本項(xiàng)目通過(guò)8塊無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土開洞板的實(shí)驗(yàn)，對(duì)不同開洞位置下其承載能力、撓度情況、裂縫發(fā)展進(jìn)行分析，對(duì)比洞邊設(shè)置加強(qiáng)鋼筋與設(shè)置暗梁時(shí)板的受力性能進(jìn)行分析對(duì)比，對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)，并為實(shí)際工程提供一些可供參考的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)建議。
- 詳細(xì)介紹：
- 無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土樓板洞口的存在往往會(huì)改變板原來(lái)的受力性能。我國(guó)目前對(duì)無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土開洞板的受力分析和配筋方式的研究還不夠完善，還存在著諸如開洞板洞邊設(shè)置暗梁或加強(qiáng)筋時(shí)的受力機(jī)理，洞口位置對(duì)預(yù)應(yīng)力板的影響，開洞板的布筋方式等問(wèn)題，國(guó)內(nèi)的實(shí)驗(yàn)研究甚少，沒(méi)有形成一套完整、成熟可靠的設(shè)計(jì)方法和施工工藝，還需要進(jìn)行進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研究與理論探討。 本文通過(guò)8塊板的實(shí)驗(yàn)，研究了： 1、不同開洞位置對(duì)無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土開洞板受力性能的影響； 2、開洞位置相同時(shí)，洞口設(shè)置加強(qiáng)筋與設(shè)置暗梁時(shí)板受力性能的對(duì)比； 3、預(yù)應(yīng)力開洞板的開裂荷載、破壞形態(tài)； 4、研究無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力板開洞后在荷載作用下裂縫發(fā)展模式和撓度情況。 通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)所得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)與分析，得出以下結(jié)論： 1、開洞位置不同，板的撓度影響也不同，偏心開洞板撓度最小，中洞次之，角洞最大。板的強(qiáng)度被削弱程度為：偏心開洞板＜角部開洞板＜中心開洞板，板的極限承載力為：未開洞板＞偏心開洞板＞角部開洞板＞中心開洞板。 2、預(yù)應(yīng)力板開洞后，洞口周邊應(yīng)力分布范圍變化較大，因而在構(gòu)造配筋時(shí)，洞口周邊 范圍內(nèi)必須配置加強(qiáng)鋼筋或者暗梁。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，對(duì)于開洞位置相同而不同的補(bǔ)強(qiáng)條件下，當(dāng)荷載較小時(shí)兩者相差不大，但當(dāng)荷載達(dá)到一定程度，暗梁的加固作用要明顯于加強(qiáng)筋，提高了板的延性。 在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，提出幾點(diǎn)建議： 1、對(duì)于不同位置開洞的比較而言，建議洞口盡量開在梁邊，盡量避免開在板的中部。 2、當(dāng)荷載達(dá)到一定程度，暗梁的加固作用要明顯于加強(qiáng)筋，故建議在遇到大于1000mm的較大洞口時(shí)，在板內(nèi)洞口周圍設(shè)置暗梁為好。 3、洞口的存在消弱了板的強(qiáng)度和剛度，同時(shí)也降低了其承載能力，因此，建議開洞板的厚度設(shè)計(jì)可以取的比普通板稍微大一些，以提高其剛度及抗裂性能。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 撰寫目的：課題旨在研究無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土開洞板剛度、抗裂性和承載能力，研究其破壞機(jī)理并探索最佳補(bǔ)強(qiáng)方案。 基本思路： 1、不同開洞位置對(duì)無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力開洞板受力性能的影響；2、開洞位置相同時(shí)，洞口設(shè)置加強(qiáng)筋與設(shè)置暗梁時(shí)板受力性能的對(duì)比； 3、研究預(yù)應(yīng)力開洞板的開裂荷載、破壞形態(tài)；4、研究無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力板開洞后在荷載作用下裂縫發(fā)展模式和撓度情況。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 科學(xué)性：通過(guò)無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力開洞板的實(shí)驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，為歸納一套科學(xué)合理、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的設(shè)計(jì)計(jì)算方法提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 先進(jìn)性：本項(xiàng)目通過(guò)8塊板的實(shí)驗(yàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，探討其受力機(jī)理和破壞規(guī)律，得到了一系列研究結(jié)論，本實(shí)驗(yàn)在西部地區(qū)尚屬首例，具有一定的先進(jìn)性。 獨(dú)特之處： 通過(guò)8塊板的實(shí)驗(yàn)，研究了無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力開洞板的剛度、抗裂性和承載能力，研究其破壞機(jī)理，探索最佳補(bǔ)強(qiáng)措施。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 在高層建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)用無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)是近年來(lái)建設(shè)部推廣的10項(xiàng)新技術(shù)之一，無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力樓板在高層建筑中廣泛應(yīng)用于樓蓋、屋蓋等工程結(jié)構(gòu)中，但開洞不可避免，且受力復(fù)雜，是這一技術(shù)發(fā)展的瓶頸，研究開洞對(duì)無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力樓板受力性能的影響，可以解決為設(shè)計(jì)和施工單位在采用無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力開洞樓板時(shí)的難題，為他們提供一些可供參考的設(shè)計(jì)依據(jù)，更好更快地推廣應(yīng)用無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)新技術(shù)，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)樓板由于樓梯、電梯、管道井和衛(wèi)生間等的需要，經(jīng)常要進(jìn)行開洞處理，而洞口的存在，板的受力變得復(fù)雜，洞邊易產(chǎn)生應(yīng)力集中并導(dǎo)致裂縫，削弱了板的剛度，影響結(jié)構(gòu)的正常使用及安全。本文通過(guò)8塊無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土（開洞）板的實(shí)驗(yàn)，對(duì)其承載能力、撓度情況、裂縫發(fā)展進(jìn)行分析，對(duì)比洞口設(shè)置加強(qiáng)鋼筋與設(shè)置暗梁時(shí)板的受力性能，對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)，并對(duì)實(shí)際工程提供一些可供參考的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
獲獎(jiǎng)情況
- 無(wú)
鑒定結(jié)果
- 無(wú)
參考文獻(xiàn)
- [1] 孫寶俊. 現(xiàn)代PRC結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[M]. 南京：南京出版社，1995 [2] 沈蒲生 梁興文 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理（第三版）高等教育出版社 [3] 沈蒲生 梁興文 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（第三版）高等教育出版社 [4] 徐力. 預(yù)應(yīng)力混凝土開孔平板的實(shí)驗(yàn)研究. [碩士學(xué)位論文]. 鎮(zhèn)江市：江蘇大學(xué)，2003 [5] W.L.Gamble,M.A.Sozen,and C.P.Saiss.Tests of a Two-Way Reinforced Concrete Slab.J.Struct.Div,ASCE,Vol,95.No.ST,June 1969
同類課題研究水平概述
- 預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)經(jīng)過(guò)幾十年的實(shí)踐與完善,目前己成為一項(xiàng)工程建設(shè)中的高新結(jié)構(gòu)技術(shù), 我國(guó)建筑預(yù)應(yīng)力技術(shù)推廣應(yīng)用已有四十余年,先后經(jīng)歷了: ①研制與推廣應(yīng)用低強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力混凝土的階段; ②推廣應(yīng)用低強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力混凝土,研制與開發(fā)先張、后張高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土; ③設(shè)計(jì)與施工規(guī)范基本配套,在預(yù)應(yīng)力工藝上有了新的發(fā)展,結(jié)構(gòu)由單個(gè)構(gòu)件預(yù)應(yīng)力發(fā)展到整體后張預(yù)應(yīng)力。 我國(guó)1989年頒布的《混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算做出了具體規(guī)定，也于1993年頒布了《無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)規(guī)程》，并且隨著相關(guān)建筑技術(shù)的發(fā)展，分別又在2002年頒布了新版《混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》（GB50010-2002），2005年我國(guó)頒布了修訂的《無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》。這些都說(shuō)明我國(guó)對(duì)預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用已逐漸趨于成熟。 國(guó)外有很多科學(xué)家和工程師致力于研究板的特性和理論，討論了板在各種邊界條件和各種靜力和動(dòng)力荷載作用下的行為，提出了符合實(shí)際的計(jì)算理論和計(jì)算公式。早期的學(xué)者（包括拉格朗日、納維和克希霍夫等）所作的努力為力學(xué)奠定了理論基礎(chǔ)。從實(shí)用方面來(lái)講，工程師習(xí)慣于采用系數(shù)表達(dá)的計(jì)算表格，1926年，Westergaard在其論文中提出了考慮非線性重分布因素的“計(jì)算系數(shù)表”該方法后來(lái)被1963年的ACI規(guī)范所采納，與此同時(shí)，被確認(rèn)的還有Marcus和VanBuren、diStassio等人所作的工作。1971年的ACI規(guī)范又在1963年規(guī)范的基礎(chǔ)上，加入了邊梁剛度的影響因素。 無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力樓板在高層建筑中已得到了廣泛應(yīng)用，但也還存在一些亟待解決的問(wèn)題,如無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力開洞板，其受力復(fù)雜，易產(chǎn)生應(yīng)力集中并導(dǎo)致裂縫，影響結(jié)構(gòu)的使用及安全。就這些問(wèn)題，目前國(guó)內(nèi)不少學(xué)者關(guān)于這種特殊板型的研究也有一些進(jìn)展，例如同濟(jì)大學(xué)的無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土開洞板的研究，江蘇大學(xué)的無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土開洞平板的研究、以及一些結(jié)合工程實(shí)例的研究等。 我國(guó)目前對(duì)無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力開洞板的受力分析和配筋方式的研究還不夠完善，如在開洞板內(nèi)設(shè)置暗梁或時(shí)對(duì)其受力性能的影響，洞口位置對(duì)預(yù)應(yīng)力板的影響，開洞板的布筋方式等問(wèn)題國(guó)內(nèi)仍然沒(méi)有形成一套完整、成熟可靠的設(shè)計(jì)方法和施工工藝，需要進(jìn)行進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研究與理論探討。
