預應力FRP布壓型鋼板與混凝土組合樓板的滑移

楊 巍 趙天博

在實際結構中，外荷載作用下，壓型鋼板與混凝土組合樓板的交接面必然產生相對滑移，這種滑移降低組合樓板的剛度和承載能力，增加組合樓板的變形。如果不考慮交接面的相對滑移效應就不能真實的反映組合樓板的實際變形情況。針對預應力FRP布壓型鋼板與混凝土組合樓板結構特點和實際受力情況，利用彈性分析理論，建立一個預應力FRP布壓型鋼板與混凝土組合樓板相對滑移計算方程，并得出滑移影響均布荷載作用下的變形方程。

1 交接面滑移計算基本假設

根據預應力FRP布壓型鋼板與混凝土組合樓板的結構特點，考慮研究問題方便，現做以下假設:

2 微分方程的建立

取預應力FRP布壓型鋼板與混凝土組合板的一個單元體，見圖1。并將壓型鋼板和混凝土板分離開來，根據單元體受力平衡條件知:

略去二階小量并整理得:

由假設條件可以得到曲率與彎矩及變形的關系為:

其中，EI=EcIc+EsIs。

根據組合樓板交接面處混凝土底面和壓型鋼板上表面應變關系知:

由圖1知: Nc=Ns+ΔT=N。

其中，ΔT為外荷載作用后預應力FRP布產生的拉力增量。

得:

由單元體受力平衡:

考慮FRP布比較薄，可以忽略其厚度，其應變與壓型鋼板底面應變相同，即:

將式(6)代入式(5)可得:

所以可得FRP布壓型鋼板與混凝土組合樓板交接面相對滑移微分方程為:

3 微分方程的求解

在均布荷載w作用下，組合樓板的計算簡圖見圖2。

利用邊界條件:

1)當 x=0時，s=0。

得均勻荷載作用下組合樓板交接面滑移方程為:

4 結語

壓型鋼板與混凝土組合樓板是一種承載力高、經濟效益顯著的樓層構件。采用壓型鋼板與混凝土組合板可以節省澆筑混凝土的模板，也可以為管道穿越提供空間而不需損壞結構及使用空間，并且具有美觀的特點。預應力FRP(纖維增強復合材料)布可以有效地發揮FRP高強的特點，抑制裂縫和變形的發展，改善構件在正常使用階段的受力性能等。本文對這種新型結構交接面的滑移建立了計算方程，并得出這種結構交接面滑移影響均布荷載作用下的變形方程，為這種新型結構的研究提供了參考依據。

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