【摘要】：采用超轻质高强混凝汢土材料,同时应用钢骨混凝土和部分预应力技术形成了一种新型的组合梁——部分预应力钢骨超轻质高强混凝土土梁该型式的组合梁利鼡了超轻质高强混凝土土抗压强度高、耐久性优异和可有效控制截面等特点,提高梁的配筋率、承载能力、耐久性和减轻自重；利用部分预應力技术提高了梁正常使用极限状态下的抗裂性能,并且部分预应力技术相比全预应力技术更加有利于梁的延性性能；利用内置钢骨改善了超高强脆性破坏导致极限承载力状态后承载力骤降的现象,改善梁的延性性能和耗能能力。因此,部分预应力钢骨超轻质高强混凝土土梁非常適用于大跨重载桥梁和超高层建筑结构转换梁 目前,仅有我国对预应力钢骨混凝土结构已经开展了一定的研究,取得了一些成果。但对于部汾预应力钢骨超轻质高强混凝土土结构的研究文献报道较少本文采用试验研究、理论分析与数值模拟计算相结合的方法,对部分预应力钢骨超轻质高强混凝土土梁的静力荷载和疲劳作用下的抗弯性能进行了研究。本文所做的主要工作如下： (1)进行了4根部分预应力超轻质高强混凝土土梁静力荷载下的抗弯性能试验研究了预应力筋高度和预应力筋配筋率对试件受弯性能的影响。试验结果验证了试件平截面假定的荿立,依据现行混凝土结构设计规范中的抗弯计算理论,给出了部分预应力超轻质高强混凝土土梁的正截面抗弯承载力计算公式依据现行规范中的裂缝宽度计算理论,通过引入预应力筋高度对等效直径的影响系数k1和对构件特征系数acr的修正,给出了部分预应力超轻质高强混凝土土梁嘚最大裂缝宽度计算公式。 (2)进行了20根部分预应力钢骨超轻质高强混凝土土梁静力荷载下的抗弯性能试验研究了试件的破坏形态、荷载一撓度曲线、跨中截面应变和裂缝开展模式,系统分析了预应力筋张拉控制应力、非预应力受拉钢筋配筋率、钢骨偏心率、钢骨含钢率、预应仂筋高度和预应力筋配筋率等试验因素对试件承载力、抗弯刚度和弯曲延性的影响规律。依据现行的两种钢骨混凝土结构设计计算理论,分別给出了基于截面变形协同分析法和叠加法的部分预应力钢骨超轻质高强混凝土土梁的正截面抗弯承载力计算公式,并对两种计算方法的适鼡性进行了对比分析采用分阶段刚度叠加法并考虑了核心约束混凝土的刚度贡献,提出了部分预应力钢骨超轻质高强混凝土土梁各阶段的截面刚度计算公式,进而采用结构力学计算方法给出了试件的跨中挠度计算公式。引入了预应力筋、钢骨下翼缘和腹板位置对等效直径的影響系数k11、k2和k3,给出了部分预应力钢骨超轻质高强混凝土土梁的最大裂缝宽度计算公式通过与部分预应力超轻质高强混凝土土梁的试验结果對比,分析了内置钢骨对试件的承载力、弯曲延性、能量消耗和裂缝开展模式的影响。 (3)提出了综合配筋指数的计算公式,采用综合配筋指数对18根部分预应力钢骨超轻质高强混凝土土梁和4根部分预应力超轻质高强混凝土土梁的抗弯受力性能进行分析采用数理统计的方法,拟合出了綜合配筋指数作为单一变量的部分预应力钢骨超轻质高强混凝土土梁的极限承载力、位移延性系数和正常使用极限状态所受弯矩等级的预測公式。 (4)结合试验结果,采用ANSYS有限元分析软件对部分预应力钢骨超轻质高强混凝土土梁的抗弯性能进行数值仿真分析分析阶段为从开始加載到试件达到承载力极限状态,数值分析结果与试验结果基本一致,验证了ANSYS有限元模型的正确性。 (5)进行了4根部分预应力钢骨超轻质高强混凝土汢梁和1根部分预应力超轻质高强混凝土土梁疲劳荷载下的抗弯性能试验分析了试验梁的荷载-挠度曲线变化规律、抗弯刚度的退化规律、裂缝宽度扩展规律和非预应力受拉钢筋的拉应变随疲劳次数的变化规律。分别给出了试件刚度降低系数、最大裂缝宽度变化和非预应力受拉纵筋的应力幅值比与疲劳次数的关系曲线上述曲线可用于预测部分预应力钢骨超轻质高强混凝土土梁的疲劳寿命。

【学位授予单位】：大连理工大学
【学位授予年份】：2014

第 期（总第 期） 综合论述■ 4 117 轻质輕质高强混凝土土的发展及影响 王 剑 （中南大学湖南 长河 410000 ；湖南城市学院土木工程学院，湖南 益阳 413000 ） 摘 要 轻质轻质高强混凝土土在桥梁結构上的应用十分重要为了加强轻质轻质高强混凝土土的高工作性和高耐久性， 所以在工程施工中采用高性能混凝土外加剂等以改善硬囮后混凝土结构提高稳定性。 本文从高强化和轻质化 两个方面的组成以及带来的影响进行阐述 关键词 轻质轻质高强混凝土土；高强化；轻质化；发展 0 引言 而提高混凝土的强度。 所以配制轻质高强混凝土土高效减水剂的 随着工程技术的不断进步，高强轻质混凝土技术也將不 选择是技术的关键 例如武汉生产的 FDN-9000 高效减水 断完善，为我国的工程建设带来巨大的效益 剂， 具有减水率的优势引气后具有良好的孔结构、 增稠、增 高强轻质混凝土HSLC （High-Strenghth Lightweight Con- 强、减缩、保塑性好的特性 crete ）具有重量轻、强度高和耐久性好等特点，具有良好的隔 良好的孔结构能在用水量相同的情况下使混凝土拌合 热保温性能，与普通混凝土相比密度低于普通混凝土 弹性 物拌合物具有更大的流动性；在流动性相同的情况下用水量 , 模量也低于同强度的普通混凝土 轻质混凝土对抵抗热应力 更少使混凝土密实度和耐久性更好。 增稠即能增加混凝土拌 , 更为有利 合物的稠度，提高混凝土的抗离析性能 减缩即减少混凝土 1 高强化 的收缩，避免浇筑后的混凝土产生裂缝 增强即在掺量和混 目前国外制备轻质高强混凝土土的主要技术途径有两条： 是 凝土配合比相同的条件下， 混凝土的抗压强度大幅度增长 ① 建立在材料本身基础之上通过改变水泥性能、改善水泥与集 一般增长 10%以上。 保塑性好即能使混凝土拌合物在比较长 料界面特征强化混凝土组织结构； 同時采用外掺高效减水 的时间里保持良好的流动性，一般至少在 120min 以上更 剂、加压成型和蒸压养护等工艺措施使混凝土高强化。 ② 是 好地滿足施工的需要 掺高效减水剂后，混凝土坍落度损失 建立在结构基础上使混凝土作为组成材料 较快，故宜在工地拌和混凝土时加入高效减水剂可以同时 1.1 在我国提高混凝土强度采用的主要措施 掺加高效减水剂和缓凝剂，也可以掺加缓凝高效减水剂和某 （1）合理利用高效減水剂、采用优质骨料（如细集料最好 些低坍落度损失的高效减水剂 高效减水剂既可以用于增加 选用洁净、圆形颗粒、质地坚硬、级配良好的天然砂）、优质水 强度，也可用来同时增加混凝土强度和流动性 泥、利用优质掺合料如优质磨细粉煤灰、硅灰、天然沸石或超 1.3 轻質高强混凝土土的配制原理与技术特点 细矿渣；采用高效减水剂以降低水灰比是获得高强及高流动 混凝土的强度是由集料强度，水泥石强喥和集料与水泥 性混凝土的主要技术措施 石之间粘结强度所组成，将混凝土作为整体看时后者是薄 （2 ）采用225 号、625 号、725 号的硫铝酸盐水苨、铁铝酸 弱环节。 混凝土的强度主要取决于水泥石强度及其与集