[發明專利]內置H型鋼預應力混凝土梁及制備方法和梁滑移監測裝置及方法

在審

• 申請號: 201810435081.6
• 申請日: 2018-05-09
• 公開（公告）號: CN108360743A
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發明（設計）人: 蔣田勇;肖敏;吳青霖
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: E04C3/293
• 分類號: E04C3/293;E04C5/08;G01B7/02
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 馬強;李美麗

本發明公開了一種內置H型鋼預應力混凝土梁及制備方法和梁滑移監測裝置及方法，其中內置H型鋼預應力混凝土梁包括混凝土及H型鋼，H型鋼包括上翼緣板、下翼緣板、腹板；上翼緣板上表面設有第一壓電陶瓷片，下翼緣板下表面設有第二壓電陶瓷片；上翼緣板上方的混凝土內設有第一壓電智能骨料，下翼緣板下方的混凝土內設有第二壓電智能骨料，壓電陶瓷片和壓電智能骨料均與數據傳輸線一端相連，數據傳輸線的另一端穿出混凝土；混凝土為工程纖維增強水泥基復合材料。本發明韌性好，抗壓、抗拉強度高，抗剪承載能力高，耐腐蝕性和耐火性能強，抗震性能好，疲勞使用壽命長；梁滑移監測裝置結構簡單，成本低廉，使用方便快捷，可靠性和靈敏度高。

技術領域

本發明特別涉及一種內置H型鋼預應力混凝土梁及制備方法和梁滑移監測裝置及方法。

背景技術

型鋼混凝土組合結構是在已配有一定橫向箍筋及縱向架立鋼筋的混凝土構件中配置型鋼，以減小構件截面尺寸，增大構件剛度與承載力的一種組合結構形式。在混凝土梁體的內置H型鋼上翼緣板、下翼緣之間合理布置并張拉預應力筋，產生預定量值的等效荷載，使得梁截面實際受到的凈荷載效應明顯減小的新型梁稱為內置H型鋼預應力混凝土梁。

內置H型鋼預應力混凝土梁融合了型鋼混凝土結構與預應力混凝土結構的優點：內置H型鋼能保證型鋼混凝土結構具有良好的延性和耗能能力；對型鋼混凝土梁施加預應力后，可提高型鋼混凝土梁的截面承載力、降低結構高度，使建筑凈空要求更易滿足，同時也可控制型鋼混凝土梁的撓度和裂縫寬度。

因此，內置H型鋼預應力混凝土梁能非常有效地適應現代建筑超高性能、集約化的發展趨勢，滿足現代結構對大跨度及抗震性能等的要求。另外，內置H型鋼預應力混凝土組合梁中鋼結構的剛度、強度及其結構形式可改善組合梁的施工條件、節約施工成本和加快施工進度，在地震區的高層建筑、大跨度橋梁工程、地下建筑和海洋工程等領域得到了廣泛的應用。

內置H型鋼預應力混凝土梁中，H型鋼與混凝土之間存在以下三種粘結力:

(1)混凝土中水泥凝膠體與H型鋼表面的化學膠著力或粘結力；

(2)H型鋼與混凝土接觸面上的摩阻力；

(3)H型鋼表面粗糙不平的機械咬合作用。

上述3種粘結作用使得H型鋼與混凝土連接面上能實現應力傳遞，從而在H型鋼與混凝土中建立起結構承載所需的工作應力使H型鋼與混凝土結為整體而共同工作。

與鋼筋混凝土結構相比，內置H型鋼預應力混凝土梁的顯著區別之一是：H型鋼與混凝土之間的粘結作用遠遠小于鋼筋(尤其是變形鋼筋)與混凝土之間的粘結作用。國內外的試驗研究表明:H型鋼與混凝土之間的粘結作用只相當于光圓鋼筋與混凝土之間粘結作用的45％。對于設置足夠數量剪切連接件的實腹式H型鋼預應力混凝土梁，從開始加載直到梁破壞，其整體工作基本都能得到保證；對于未設置剪切連接件的H型鋼預應力混凝土梁，在荷載約達到其極限荷載的80％以后，H型鋼與混凝土之間會產生較大的相對滑移，二者變形不能協調一致，且在梁端處H型鋼上翼緣板與混凝土之間的滑移程度最大，在跨中位置處，下翼緣板滑移表現較明顯，最大滑移量位于彎剪區距離支座一小段距離位置，臨近梁支座一段距離的滑移量變化比較均勻平緩，并且這段區域的滑移量占整梁跨滑移量的比重最大。

內置H型鋼預應力混凝土梁的結構、H型鋼與混凝土之間的粘結滑移是影響內置H型鋼預應力混凝土梁的受力性能、破壞形態、承載能力、裂縫、變形以及耐久性的主要因素。

現有內置H型鋼預應力混凝土梁結構中，梁體都是使用普通混凝土澆筑，而傳統的普通混凝土具有材料脆性大，抗壓、抗拉強度低、抗剪承載力低，開裂后裂縫寬度難以控制等缺陷，力學性能差。