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本文结合现场试验,采用理论分析和有限元分析相结合的方法对多高层预应力混凝土结构设计与施工的差异进行了分析研究。
首先以竖向支承构件具有一定侧向刚度的预应力混凝土结构为研究对象,分析了侧向约束导致预应力结构产生次轴力、第三弯矩以及跨中反拱减小的受力机理,并结合有限元软件探讨了侧向约束对预应力结构的影响的几个主要因素。同时,分析了次轴力对有粘结单筋矩形截面梁正截面受弯承载力的影响,推导出了考虑次轴力与不考虑次轴力两者受弯极限承载力之差与次轴力的关系。
利用SAP有限元软件模拟施工过程中混凝土的时变效应,进行非线性计算分析。在研究了混凝土板在施工过程中荷载的传递形式之后,提出了采用单榀结构的简化计算模型,进而分析了预应力梁在恒荷载和预应力作用下,施工过程预应力结构内力的变化。在此基础上,进一步深入分析了预应力度、施工方案、梁跨度三个参数对考虑施工过程的梁最后弯矩与传统结构设计的梁弯矩之差以及施工过程预应力梁最大弯矩的影响。
结合工程实例,在现场预应力梁中埋设钢筋计,测试钢筋计的应力,并根据平截面假定推导出截面弯矩计算公式。通过钢筋计所测应力计算截面弯矩,从而对预应力梁整个施工过程的内力随着施工过程发展进行了监测,并与SAP模拟计算结果进行了比较分析。
最后,提出了减少设计与施工差异的相应的设计与施工建议。