预应力筋约束混凝土局部受压受力性能研究

局部承压是土木工程中常遇到的受力方式之一。混凝土结构构件经常受到局部压力作用，使局压区产生纵向裂缝或承载力不足。目前对局部承压问题的处理，通常做法是在构件局部承压端头设置钢筋网片，以增强混凝土的局部受压承载力，与其相比，采用预应力钢筋约束局部承压的混凝土构件，其应力分布更为合理，同时承载力也得到提高，并且节省钢材，施工也较前者更为简便。该课题将分析局压构件的应力分布状态，并对此应力状态提出新的计算模型。拟通过有限元以及试验的方法，对中心局部承压的素混凝土柱、配有钢筋网片以及预应力钢筋约束下的相同构件进行分析和总结；改变构件局压面积比，对不同面积比情况下的构件进行分析和总结；改变钢筋的位置，对不同钢筋位置下的构件进行分析和总结；构件的高度对局压承载力的影响分析；对预应力筋约束混凝土局部受压构件进行弹塑性和极限分析。采用预应力筋约束混凝土来解决局压问题，是非常好的方法。

近年来由于混凝土结构局压承载力不足造成的事故逐渐增多，与传统方法相比，采用预应力方式加固混凝土构件能很好地提高结构刚度、抗裂性。本项目中采用预应力筋约束混凝土构件，使构件在局压荷载作用下承载能力显著提高，裂缝开展受到良好控制，施工便捷，节约钢材。.本课题研究的主要内容及成果如下：.1.预应力约束混凝土薄壁墙构件局压极限性状分析。分析有粘结、无粘结、体外预应力筋约束的混凝土构件,在预应力筋张拉控制力、位置、用量、布置变化时对构件极限承载力的影响并进行试验分析，所得结果与有限元分析结果作对比。结果表明：无论何种方式的预应力施加方式都能够提高薄板构件承载力；当预应力筋用量较少时，构件属于楔体劈裂破坏，可采用混凝土极限分析理论计算；当预应力筋用量较多时，构件属于压碎破坏，可采用拉压杆模型法计算。.2.预应力约束混凝土梁端分散锚固的边局压极限承载力分析。运用摩尔库伦理论建立的极限承载力计算方法，并与有限元计算结果做对比分析。结果表明：此种方法能够接近真实地描述梁端混凝土边局压在到达破坏荷载时，剪切滑移理论的破坏情况。.3.预应力约束下的混凝土柱边角局压承载力分析。利用有限元软件将植入预应力钢筋网片的混凝土试件与普通植入钢筋网片的混凝土试件做对比分析。结果表明：配置普通钢筋网片的混凝土试块承载力有所提高；预应力钢筋网片的植入比普通钢筋网片植入更大程度地增加试块的极限承载力；随着角部受压面积的增加，极限承载力提高的幅度减小。.4.预应力约束下的钢筋混凝土牛腿局压承载力分析。对比分析普通牛腿和深牛腿在体外预应力形势下的受力状态及极限承载力。分析结果表明：通过体外预应力形式，可以改善承压区混凝土的应力状态，提高其抗裂度，提升牛腿柱的局压承载力；预应力钢筋的数量及位置的变化对普通牛腿和深牛腿的极限承载力是有影响的。