波纹钢腹板预应力混凝土叠合板试验及理论研究

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波纹钢腹板预应力混凝土叠合板是一种新型的叠合楼板结构形式,这种楼板属于带肋预制预应力叠合板范畴。波纹钢腹板预应力混凝土叠合楼板的预制部分称为PCCW板,包括:(1)预制预应力混凝土底板;(2)带孔Φ30@200波纹钢腹板;(3)钢筋混凝土肋上翼缘。本文总结了PCCW板与传统叠合板的优势,详细介绍了PCCW板的基本原理、形式、规格、加工工艺及对PCCW板的改进。为了研究PCCW板在施工阶段的受弯性能,首先对其承载力,刚度,开裂能力进行了理论分析,并提出了相应的设计理论计算公式。设计完成了11块足尺试件的抗弯静载试验,得到了PCCW板受弯过程中荷载-挠度曲线,应变变化,极限荷载,破坏形态等。试验结果验证了理论分析的正确性,并验证了所提出的承载力、刚度等计算公式是安全合理的。ABAQUS有限元模拟的方法可以较好的模拟分析PCCW板弹性阶段的抗弯性能,但不能准确模拟塑性阶段变化特点。为了探究不同构件尺寸、不同结构形式的PCCW板的的优缺点,通过试验参数分析以及ABAQUS有限元参数分析可知:(1)腹板厚度变化对极限承载力,开裂荷载,刚度无显著影响,但是腹板过薄容易整体失稳,过厚浪费钢材,因此厚度为1.5mm的波纹腹板为优选厚度;(2)翼缘高度增加可以有效增加刚度与承载力;(3)直钢腹板预应力混凝土叠合板(PCSW板)的抗弯性能优于PCCW板;(4)开孔使PCCW板开裂荷载与开裂挠度增加,对塑性阶段的抗弯刚度有不利影响,但满足施工要求;(5)通过有限元模拟可知,将翼缘改为宽度100mm,厚度5mm的钢翼缘后,PCCW板的抗弯性能仍然满足使用要求,更改后可以防止混凝土被腹板切开的现象,并简化了加工工艺。
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