大跨度預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土梁結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)研究.pdf

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1、第24卷第13期甘肅科技Vol.24No.132008年7月GansuScienceandTechnologyJul.2008大跨度預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土梁結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)研究宋繼(中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院有限公司城建院,陜西西安710043)摘要:呼和浩特火車(chē)東站站房為大跨度鋼結(jié)構(gòu)屋蓋,關(guān)鍵位置的梁柱節(jié)點(diǎn)為鋼管混凝土柱,型鋼混凝土梁,梁內(nèi)設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼絞線,節(jié)點(diǎn)核心區(qū)受力復(fù)雜。已有的研究成果已經(jīng)證明了預(yù)應(yīng)力混凝土、型鋼混凝土、鋼管混凝土三個(gè)技術(shù)各自或者兩者結(jié)合的優(yōu)點(diǎn),但是沒(méi)有三者結(jié)合的設(shè)計(jì)依據(jù)。故在設(shè)計(jì)上選擇一處復(fù)雜節(jié)點(diǎn),制作了1∶4

2、節(jié)點(diǎn)模型進(jìn)行荷載試驗(yàn),研究其節(jié)點(diǎn)應(yīng)力特征,通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證其節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的安全合理。關(guān)鍵字:鋼管混凝土;型鋼混凝土;預(yù)應(yīng)力;節(jié)點(diǎn);試驗(yàn)研究中圖分類(lèi)號(hào):TU755關(guān)鍵梁柱節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)主要情況如下:柱為鋼管混凝土1工程概況柱(外包鋼管,內(nèi)灌素混凝土);框架梁為型鋼混凝土呼和浩特火車(chē)站建筑宏偉新穎,采用27×31大梁(內(nèi)包型鋼,外包鋼筋混凝土),同時(shí),梁內(nèi)設(shè)置預(yù)2柱網(wǎng),±0.00層最大恒、活荷載分別為9KN/m和應(yīng)力鋼絞線,并且穿過(guò)梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū),錨固于節(jié)點(diǎn)218KN/m(消防車(chē)荷載);8.50m層為高架候車(chē)室,核心區(qū)外側(cè)。設(shè)計(jì)采用了

3、多種新技術(shù),由此帶來(lái)的22荷載為8.5KN/m和3.5KN/m。另外,凈空控制是節(jié)點(diǎn)構(gòu)造復(fù)雜,尤其是節(jié)點(diǎn)核心區(qū)受力復(fù)雜,工程要求梁高較小。為了實(shí)現(xiàn)以上大跨重載的建筑要中并無(wú)現(xiàn)成的先例可循,以上三種技術(shù)的國(guó)家現(xiàn)行求,控制結(jié)構(gòu)開(kāi)裂和變形,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用了鋼管混凝規(guī)范是分開(kāi)編制的,相應(yīng)的計(jì)算公式都是獨(dú)立分開(kāi)土柱和預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土梁加預(yù)應(yīng)力技術(shù)。鋼管混的,另外從目前的試驗(yàn)理論研究以及工程應(yīng)用,仍未凝土柱直徑為1600～2100mm,壁厚40～60mm;框有三者結(jié)合的先例。所以三者結(jié)合沒(méi)有設(shè)計(jì)依據(jù)。架主梁兩邊支座約1/5跨范圍內(nèi)

4、采取預(yù)應(yīng)力型鋼混因此對(duì)該節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)了1∶4縮尺比例模型,在西南交凝土梁,而梁跨中約3/5范圍為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土通大學(xué)結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中心進(jìn)行了機(jī)理試驗(yàn),采集一些重梁。次梁均采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土技術(shù)。以上預(yù)應(yīng)要的力學(xué)響應(yīng)指標(biāo),為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。力均為有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)。下部支撐結(jié)構(gòu)局部位置圖1結(jié)構(gòu)平面布置圖112甘肅科技第24卷2試件設(shè)計(jì)與制作2.1試件設(shè)計(jì)為驗(yàn)證設(shè)計(jì)中所采用的計(jì)算分析程序及計(jì)算參數(shù)是否適當(dāng),計(jì)算結(jié)果是合理及設(shè)計(jì)中所采取的構(gòu)造措施是否得當(dāng),本工程在開(kāi)展設(shè)計(jì)的同時(shí),委托西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院對(duì)上述節(jié)點(diǎn)按1∶4的實(shí)

5、體模型進(jìn)行了載荷試驗(yàn)。以便直觀的考察該節(jié)點(diǎn)在靜載作用下的受力行及節(jié)點(diǎn)區(qū)域傳力機(jī)理與破壞狀態(tài)。進(jìn)行試驗(yàn)研究的節(jié)點(diǎn)為施工圖二層其中一個(gè)圖1c成型的節(jié)點(diǎn)試件11軸與F軸相交的邊梁柱節(jié)點(diǎn),試件幾何尺寸按12.2應(yīng)變片設(shè)置∶4縮小,普通鋼筋和預(yù)應(yīng)力筋面積按1∶16減小,為了測(cè)量各級(jí)荷載下不同部位的應(yīng)力、應(yīng)變,試鋼板厚度按1∶4為基準(zhǔn)并考慮強(qiáng)度設(shè)計(jì)值和鋼板件在環(huán)板、加勁肋、普通鋼筋等受力較大部位設(shè)置了型號(hào)后折減。普通鋼筋根據(jù)折減后的面積和設(shè)計(jì)截應(yīng)變片。面尺寸配置鋼筋,鋼筋根數(shù)比原設(shè)計(jì)要少很多,但在2.3鋼筋焊接抗彎能力上是符合比

6、例要求的。試件預(yù)應(yīng)力筋的預(yù)因?yàn)榄h(huán)板尺寸較小,鋼筋與環(huán)板的焊接長(zhǎng)度不留孔洞是按比例設(shè)置的(孔洞數(shù)量與原設(shè)計(jì)相同)?？赡苓_(dá)到原設(shè)計(jì)要求,因此在保證焊接質(zhì)量的前提節(jié)點(diǎn)試件示意圖見(jiàn)圖1。下要減少焊接長(zhǎng)度,經(jīng)焊接拉伸試驗(yàn),焊縫長(zhǎng)度在50mm左右時(shí),可滿足要求。3試驗(yàn)過(guò)程與結(jié)果3.1加載裝置試驗(yàn)節(jié)點(diǎn)有4根梁呈K形相交,試驗(yàn)需要在4根梁頂施加豎向荷載。根據(jù)試驗(yàn)條件,將試件旋轉(zhuǎn)90°,即柱水平放置,梁頂?shù)呢Q向荷載變?yōu)樗胶奢d,該水平荷載很容易通過(guò)千斤頂依靠反力墻作為支撐來(lái)施加。試驗(yàn)?zāi)Ｐ鸵?jiàn)圖2。圖2整體試驗(yàn)?zāi)Ｐ?.2加載方式試驗(yàn)的加載

7、方式有兩種,分為靜力加載及低周往復(fù)加載。靜力加載共分12級(jí),逐級(jí)由小到大,靜力加載級(jí)別表見(jiàn)表1。每級(jí)加載到位后,測(cè)量各應(yīng)第13期宋繼:大跨度預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土梁結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)研究113變片應(yīng)變、觀察裂縫是否產(chǎn)生、測(cè)量裂縫寬度。對(duì)兩梁相向加載,加載按位移控制,每級(jí)位移為梁長(zhǎng)度的根主梁端部施加低周往復(fù)荷載。加載制度為:兩根1%。表1靜力加載級(jí)別表第第第第第第第第第第第第加載等級(jí)加預(yù)123456789101112千斤頂荷載應(yīng)力級(jí)級(jí)級(jí)級(jí)級(jí)級(jí)級(jí)級(jí)級(jí)級(jí)級(jí)級(jí)F軸梁千斤頂(kN)04080120160200240280320400480

8、520580其它梁千斤頂(kN)040801201602002402803203604004404803.3靜載試驗(yàn)結(jié)果梁受拉鋼筋屈服時(shí),節(jié)點(diǎn)核心區(qū)內(nèi)環(huán)板應(yīng)力均處于為了考察結(jié)構(gòu)在靜載作用下的受力行為,對(duì)試彈性狀態(tài)。裂縫見(jiàn)圖4。件每根梁同時(shí)施加單向靜力荷載直至梁端部受拉鋼試驗(yàn)中記錄了試件不同部位的應(yīng)力應(yīng)變結(jié)果,筋屈服。加載部位為梁變截面處,目的是