预应力型钢混凝土（PSRC）构件兼具普通预应力混凝土（PC）以及型钢混凝土（SRC）构件的特点，在大跨、重载结构中具有显著优势。而采用无粘结预应力筋的无粘结PSRC构件更是较好地克服了传统有粘结PSRC构件施工复杂、预应力损失大等缺点，具有较大的应用前景。然而，目前对无粘结PSRC结构或构件力学性能以及设计方法的研究较为缺乏。为了更好地应用和推广无粘结PSRC构件，本课题展开了系列试验和理论研究。完成了三项主要工作：1）完成了6榀无粘结和1榀有粘结预应力型钢混凝土框架的单调及反复加载试验；2）利用ABAQUS以及OpenSEES等软件进行了数值仿真研究；3）在试验及数值研究的基础上，对相关的设计理论进行了补充和完善。试验结果表明：达到峰值荷载时，无粘结PSRC框架梁中型钢的受压翼缘并未屈服，与相关规范假设不同；无粘结筋的极限应力增量实测结果远高于相关规范的预测结果；峰值后各试件仍具有良好的承载能力，峰值后承载力的大小保持在70%~90%峰值荷载；该结构形式具有优良的抗震性能，耗能能力强，变形恢复性能好，可用于强地震区域的建筑中。模拟无粘结筋与混凝土间的接触关系时，ABAQUS模型中利用了“Coupling”命令，而OpenSEES模型中则利用了零长单元（Zero-length element）。两处理方法均实现了无粘结筋与混凝土间的自由滑动，且经试验结果验证效果较好。结合试验及有限元结果，建立了包含综合配筋指标以及跨高比这两个参数的无粘结筋极限应力增量的计算公式。利用本项目以及搜集到的试验数据，对现有的PSRC受弯构件截面受弯承载力以及短期刚度的计算方法进行了深入的对比研究，通过相关的优化和修正，提高了已有方法的精度和适用性。建立了短期最大裂缝宽度的计算方法，该方法在平均意义上具有较高精度，但离散程度偏大。总体而言，本项目相关的试验结果及数值模拟方法可为后来的研究人员提供丰富的参考。另外，基于大量试验数据所提出的设计计算方法及修正建议，更具统计意义，可指导该类构件的设计。该项目研究成果在大跨、重载结构中具有较大的应用前景。 2100433B

现代预应力结构体系是当今大型和复杂结构中最重要的结构体系之一。初步研究表明，无粘结预应力型钢混凝土（UPSRC）结构具有施工简便和优良的受力与抗震性能等特点，系统地开展UPSRC结构研究具有重大社会效益和工程应用价值。本课题是在有粘结预应力型钢混凝土（BPSRC）结构和无粘结预应力混凝土（UPC）结构研究的基础上，拟通过考虑型钢用量、综合配筋指标、预应力度、梁柱线刚度比等多种因素的影响，对UPSRC框架结构进行竖向静载与低周反复荷载试验和有限元数值模拟分析；研究UPSRC结构无粘结筋应力增量规律和准确的无粘结筋接触模拟方法；建立完整的UPSRC框架结构承载力、刚度、挠度及裂缝宽度计算理论；研究UPSRC框架结构的滞回曲线和恢复力模型；系统地展开对无粘结预应力型钢混凝土框架受力性能的研究。

通过高温混凝土试件和预应力束试件在火灾高温下的试验，研究了其力学性能和热工性能，建立了高强混凝土在火灾高温下的抗压强度、应力—应变关系、弹性模量的计算模型，以及热膨胀和高温瞬时徐变的计算模型，以及热膨胀和高温瞬时徐变的计算模型，建立了预应力束在火灾高温下的屈服强度、极限强度、弹性模量等的计算模型。通过无粘结预应力混凝土框架的火灾试验研究，了解了其火灾反应及预应力特性对结构抗火性能的影响，积累了大量火灾试验数据。此外，根据非线性温度场计算理论，建立了混凝土结构温度场分析的理论模型。并对预应力混凝土框架在火灾后的工作性能进行了评估与鉴定研究，提出了混凝土结构火灾后的评估与鉴定方法，为火灾后预应力混凝土结构的鉴定与加固修复提供理论依据。 2100433B

前言

第一章　绪论

第二章　改进综合内力法计算现代预应力混凝土结构

第三章　预应力型钢混凝土结构的计算

第四章　预应力型钢混凝土简支梁试验研究

第五章　预应力和非预应力型钢混凝土框架结构　　受力与抗震性能对比试验研究

第六章　预应力和非预应力型钢混凝土框架在低周反复荷载作用下的滞回性能理论分析

第七章　型钢混凝土叠层空腹桁架转换结构模型受力与抗震性能试验研究

第八章　大跨度预应力型钢混凝土叠层空腹桁架转换结构模型竖向加载及拟动力抗震性能试验研究

第九章　大跨度叠层空腹桁架转换结构体系的力学特点及工程应用

第十章　大跨度预应力型钢混凝土叠层空腹桁架转换结构现场实测

第十一章　预应力型钢混凝土结构相关技术及设计建议

参考文献