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考虑荷载分布的多跨连续钢-再生混凝土组合板长期性能研究

2021-03-02王庆贺梁永泽张逸超任庆新

工程力学 2021年2期
关键词:有限元混凝土

王庆贺,梁永泽,张 欢,张逸超,任庆新

(1.沈阳建筑大学土木工程学院,沈阳110168;2.哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室,哈尔滨150090)

近年来,钢-混凝土组合结构以其施工速度快、施工质量高等特点得到了工程界的广泛关注[1];且其具有承载力高、抗震性能好等优势,可显著降低构件截面尺寸,这也间接提高了工程结构的经济效益[2-5]。钢-混凝土组合结构中可采用压型钢板-混凝土组合楼板,压型钢板在施工过程中兼做施工模板,在使用过程中充当受拉构件,典型的施工过程见图1。由于工程结构中楼板对混凝土抗压强度的要求较低(一般低于C40),而且受底部压型钢板的密闭影响,组合板构件无需验算其正弯矩区的裂缝宽度[6]。基于此,部分学者对压型钢板-再生混凝土组合板的短期静力性能(抗弯性能与纵向剪切性能)进行试验初探[7-12],尝试采用废弃混凝土骨料替代天然砂石,以期促进废弃混凝土的资源化应用。初步结果表明,虽然再生混凝土各项力学性能较普通混凝土差,例如,采用100%再生粗骨料取代率时,弹性模量降低20%~40%[13],但钢-再生混凝土组合板的短期静力性能与钢-普通混凝土组合板相近[7-12]。

图1 压型钢板-混凝土组合楼板施工过程Fig.1 Typical construction process of profiled steel-concrete composite slabs

阻碍钢-再生混凝土组合板工程应用的一个关键因素为其长期性能,这主要体现在:1)与普通混凝土相比,再生混凝土长期变形显著增大,取代率为100%时,收缩变形增大40%~100%、徐变变形增大30%~110%[14],而且由于压型钢板的密闭效应,组合板中再生混凝土相对湿度(收缩变形和徐变系数)沿截面高度是非均匀分布的,进而组合板中将产生附加挠曲[1,3];……

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