预应力混凝土叠合板受力性能分析

预应力混凝土叠合板受力性能分析

王尊

中建八局第一建设有限公司山东省济南市250014

摘要：在叠合结构的实际工程应用中，叠合板采用最为广泛。预应力混凝土薄板或空心板作楼盖结构时，为了加强其整体性和抗渗胜，薄板或空，已板安装后常在其匕面再浇筑40一60mm厚现浇混凝土，但在计算中并不考虑后浇混凝土与先浇混凝土共同工作的情况，因此造成较大的浪费。若有目的地在支座位置的后浇层混凝土中配置负弯矩钢筋，则形成叠合连续板结构，研究预应力混凝土叠合连的受力性能，对于这种结构更加经济合理的广泛应用具有重要的意义。

关键词：预应力混凝土；叠合板；叠合面

混凝土叠合结构是在预制板上浇筑混凝土形成的一种装配整体式结构。与传统装配式结构相比，叠合结构提高了结构的整体刚度，增强了抗震性能；与混凝土现浇结构相比，叠合结构节省了脚手架和模板、有效缩短了施工周期，降低了综合成本。

为探讨当前预应力混凝土叠合板工程中普遍采用的自然或人工粗糙面的有效性，本文将针对预制板和现浇层均采用相同混凝土的叠合板进行试验，研究其在叠合前和叠合后的受力性能和破坏特征。

1.工程概况

本工程中有代表性预应力叠合板的几何尺寸为1000mm×3300mm×120mm，施工过程中预制预应力板将承受附加恒载2.5kN/m2、可变荷载2.0kN/m2。施工完成后，预应力叠合板除自重外，将承受楼面面层及板底吊顶永久荷载2.0kN/m2、可变荷载2.0kN/m2。其中，预应力主筋混凝土保护层厚度为20mm，叠合层受力主筋混凝土保护层厚度为15mm，叠合面设置4mm人工粗糙面。

2有限元模型建立

（1）混凝土本构模型

有限元模型中引入混凝土弹塑性本构模型，模型应力、应变、弹性模量等参数均取用规范规定的标准值，附录的数学模型，得到其本构关系曲线。

（2）钢筋/钢丝本构模型

假设消除应力钢丝在整个受力过程中保持在弹性范围内，普通钢筋未考虑其屈服后强化效应，钢筋弹性模量、屈服强度标准值均采用规范建议值。

3结果分析

（1）预制预应力底板施工过程验算底板预应力钢筋在施工过程中的应力计算结果，其最大拉应力为1252MPa，满足安全要求；底板混凝土在施工过程中的截面正应力计算结果，其最大拉应力为0．44MPa，其最大压应力为－4.40MPa，满足安全要求；预制预应力底板在施工过程中的挠度计算结果跨中最大挠度为1.712mm，约为l/1752，小于l/250，满足变形限值要求。

（2）预应力叠合板极限承载力分析

加载分析采用逐级加载方式，各个加载阶段的预应力叠合板及整体预应力板的荷载—挠度曲线见图。从图中可以看出，预应力叠合板荷载—挠度曲线基本与整体现浇预应力板规律一致且接近相互平行，仅预应力叠合板曲线向X轴正向偏移。偏移量大致为1．4mm，与预制预应力底板在施工过程中的挠度（1．712mm）与现浇预应力板在未施加均布荷载前，仅在自重及预应力作用下的挠度（0．31mm）的差值十分吻合。因此，根据计算结果可以看出，预应力叠合板除存在施工过程引起的有限的初始变形外，正常使用阶段的力学和变形性能与整体现浇预应力板基本一致。

（3）叠合面应力分析

在极限荷载阶段，叠合面的相对滑移变形计算结果见图，由计算结果可知，最大值0．697mm，沿板跨方向，且位于支座附近，基本可以忽略；叠合面的相对法向变形计算结果见图，最大值为0．552mm，位于板跨中附近，基本可以忽略。

4结论

（1）预制预应力底板施工过程中最大挠度仅为其跨度的1/1752，小于规范限值1/250；

（2）预应力叠合板正常使用阶段的荷载－挠度曲线规律和破坏形态均与整体浇筑板一致，叠合面的处理保证了预制板混凝土与叠合层混凝土的共同工作能力；

（3）极限荷载阶段，叠合面相对滑移变形及法向变形很小，均可忽略，法向应力均为压应力，切向应力0．373MPa，在规范限值以内。

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