高強輕骨料混凝土結(jié)構(gòu)

前言

　　與普通混凝土相比，高強輕骨料混凝土具有輕質(zhì)高強、隔熱保溫、耐火抗凍等優(yōu)點，雖然單方造價比普通混凝土高，但可減輕結(jié)構(gòu)自重，減小基礎(chǔ)荷載，提高運輸、吊裝、施工效率等，對自重占較大比例的結(jié)構(gòu)，尤其自重占很大比例的大跨徑橋梁，其綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)效益十分顯著。　　發(fā)達(dá)國家在高強輕骨料混凝土的研究和應(yīng)用上已取得很大進(jìn)展和工程實踐經(jīng)驗。美國已用輕骨料混凝土修建了幾百座橋梁。挪威是世界上輕骨料混凝土應(yīng)用最先進(jìn)的國家之一，自1987年以來，已用高強輕骨料混凝土建造了11座橋梁，強度等級為LC55～LC60，其中1999年建成的Stolma橋和Raftsund橋是當(dāng)時世界上跨度最長的懸臂橋，主跨分別為301m和298m。?！　?0世紀(jì)90年代以來，我國高強輕骨料的生產(chǎn)取得突破性進(jìn)展，可以配制出密度等級為1900、強度等級為LC40～LC60的高強輕骨料混凝土，但對材料性能，結(jié)構(gòu)性能、施工性能、設(shè)計方法、施工控制等缺乏系統(tǒng)深入的研究，使高強輕骨料混凝土在實際工程應(yīng)用時缺乏足夠的可靠依據(jù)，影響到高強輕骨料混凝土的推廣應(yīng)用。國內(nèi)目前尚未有在跨徑100m以上的大跨橋梁主結(jié)構(gòu)中使用輕質(zhì)混凝土的工程實例，在建筑工程中的應(yīng)用比例也不高?！　≡谖鞑拷煌ńㄔO(shè)科技項目“輕質(zhì)混凝土用于大跨徑橋梁的研究”（項目編號：2002-318-767-31）的支持下，清華大學(xué)與云南省公路科學(xué)技術(shù)研究所等有關(guān)方面配合，對高強輕骨料混凝土的材料力學(xué)性能、變形性能、長期受力性能和結(jié)構(gòu)設(shè)計計算方法展開了系統(tǒng)全面的研究。本書匯總了這些研究成果，希望對從事輕質(zhì)混凝土的研究、設(shè)計和工程技術(shù)人員有所幫助。

內(nèi)容概要

本書結(jié)合作者近年來的研究成果，對高強輕骨料混凝土的材料力學(xué)性能、變形性能、長期受力性能和結(jié)構(gòu)設(shè)計計算方法進(jìn)行了系統(tǒng)全面的研究。全書共九章，包括緒論、輕骨料混凝土的材料性能、梁的正截面受彎性能、梁的斜截面受剪性能、黏結(jié)錨固、輕骨料混凝土的收縮和徐變、高強輕骨料混凝土梁的長期變形和預(yù)應(yīng)力輕骨料混凝土梁的預(yù)應(yīng)力損失，以及輕骨料混凝土剛構(gòu)橋的受力性能等內(nèi)容。    本書可供從事結(jié)構(gòu)工程和橋梁工程的研究、設(shè)計和工程技術(shù)人員閱讀，也可供廣大土建工程技術(shù)人員以及大專院校師生參考。

作者簡介

葉列平，1960年生，浙江溫州人。1988年6月于東南大學(xué)獲工學(xué)博士學(xué)位。1997年3月～1998年3月日本東京大學(xué)客座研究員?，F(xiàn)任清華大學(xué)土木工程系教授，博士生導(dǎo)師。     
　　長期從事混凝土結(jié)構(gòu)、鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)、高強混凝土結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)、工程結(jié)構(gòu)抗震與減震、FRP材料的工程應(yīng)用等領(lǐng)域的研究工作。主持和參加多項國家自然科學(xué)重點基金和海外青年基金項目、國家高技術(shù)研究發(fā)展“863”計劃項目、國家“十一五”科技支撐計劃等多個國家級課題和多項省部級科研項目。參加《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50010-2002)等7部國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的編制。     
    主要學(xué)術(shù)兼職：中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會混凝土結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)委員會委員；中國土木工程學(xué)會混凝土與預(yù)應(yīng)力混凝土分學(xué)會理事；中國建筑學(xué)會抗震防災(zāi)分會常務(wù)理事：中國振動工程學(xué)會結(jié)構(gòu)控制專業(yè)委員會常務(wù)委員：國際土木工程FRP復(fù)合材料學(xué)會理事，并于2008年當(dāng)選該學(xué)會Fellow等。     
　　發(fā)表論文300余篇，SCI收錄14篇，EI收錄50篇，獨立撰寫和與他人合作撰寫專著和教材7部。1995年獲北京市優(yōu)秀青年教師稱號；2000年獲寶鋼教育優(yōu)秀教師獎；2003年獲教育部自然科學(xué)一等獎等獎勵；2005年獲北京市教學(xué)名師獎；2007年獲中冶集團(tuán)科學(xué)技術(shù)特等獎。

書籍目錄

前言第一章  緒論  1.1  輕骨料混凝土的定義和類別  1.2  輕骨料混凝土結(jié)構(gòu)工程應(yīng)用概況  1.3  輕骨料混凝土應(yīng)用中的問題第二章  輕骨料混凝土的材料性能  2.1  破壞機理  2.2  抗壓強度  2.3  抗拉強度試驗研究  2.4  彈性模量  2.5  受壓應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系  2.6  受拉應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系  2.7  強度換算關(guān)系第三章  梁的正截面受彎性能  3.1  概述  3.2  試驗研究  3.3  受彎承載力計算  3.4  小結(jié)第四章  梁的斜截面受剪性能  4.1  概述  4.2  試驗研究  4.3  斜向開裂荷載計算分析  4.4  無腹筋梁抗剪承載力計算分析  4.5  有腹筋梁抗剪承載力計算分析  4.6  正常使用狀態(tài)斜裂縫控制  4.7  小結(jié)第五章  黏結(jié)錨固  5.1  概述  5.2  拔出試驗  5.3  鋼筋內(nèi)貼片拔出試驗  5.4  數(shù)值模擬  5.5  小結(jié)第六章  輕骨料混凝土的收縮和徐變  6.1  概述  6.2  收縮試驗研究  6.3  徐變試驗研究  6.4  小結(jié)第七章  高強輕骨料混凝土梁長期變形  7.1  概述  7.2  長期變形的計算方法  7.3  試驗方案  7.4  試驗結(jié)果及有限元分析  7.5  建議公式第八章  預(yù)應(yīng)力輕骨料混凝土梁的預(yù)應(yīng)力損失  8.1  概述  8.2  收縮徐變預(yù)應(yīng)力損失的計算方法  8.3  試驗研究  8.4  試驗結(jié)果及有限元分析  8.5  預(yù)應(yīng)力損失計算方法的對比第九章  輕骨料混凝土剛構(gòu)橋的受力性能  9.1  概述  9.2  模型試驗設(shè)計  9.3  預(yù)應(yīng)力張拉及長期加載試驗  9.4  加載試驗  9.5  有限元分析  9.6  長期性能  9.7  試驗研究結(jié)論附錄A  砂輕混凝土梁抗剪試驗資料附錄B  收縮和徐變模型

章節(jié)摘錄

　　5.4 數(shù)值模擬　　目前各國學(xué)者對普通混凝土與鋼筋問的界面行為進(jìn)行了大量的研究，取得了一些重要的研究成果。而對輕骨料混凝土與鋼筋界面行為的研究則相對較少。鋼筋與混凝土的界面破壞是由于界面區(qū)混凝土在拉應(yīng)力和剪應(yīng)力的復(fù)合作用下產(chǎn)生開裂而導(dǎo)致鋼筋拔出破壞，應(yīng)力狀態(tài)十分復(fù)雜。并且輕骨料混凝土作為一種新型建筑材料，有限元分析所需的有關(guān)材性參數(shù)和模型系數(shù)的研究還很不充分。因此，變形鋼筋與輕骨料混凝土界面行為的數(shù)值模擬分析還存在很多技術(shù)難題?！　”竟?jié)利用通用有限元程序MsC.Marc，對輕骨料混凝土于鋼筋的界面行為進(jìn)行了數(shù)值模擬，通過標(biāo)定輕骨料混凝土與變形鋼筋黏結(jié)破壞有限元分析的基本材性參數(shù)，然后利用得到的材性參數(shù)調(diào)整現(xiàn)有的普通混凝土有限元分析程序，以實現(xiàn)對輕骨料混凝土與變形鋼筋界面行為的數(shù)值模擬。最后，將所獲得的界面模型用于輕骨料混凝土梁受彎性能的數(shù)值分析，研究界面黏結(jié)滑移對受彎性能的影響?！　?.4.1 鋼筋拔出試驗的有限元模型　　1.概述　　為了驗證通過短錨試件的鋼筋拔出試驗得到的鋼筋與輕骨料混凝土變形鋼筋的黏結(jié)一滑移關(guān)系的適用性，對鋼筋內(nèi)貼應(yīng)變片拔出試驗進(jìn)行了有限元的數(shù)值模擬。有限元建模如圖5.27所示，具體方法如下：分別建立輕骨料混凝土單元和鋼筋單元，鋼筋用梁單元建模，混凝土用實體單元建模。在二者之間設(shè)置模擬黏結(jié)一滑移關(guān)系的界面單元，以希望通過界面單元的變形來模擬鋼筋混凝土的黏結(jié)滑移，如圖5.28所示。

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