预应力混凝土深受弯构件力学性能研究

摘要

深受弯构件是指跨高比l0/h≤5.0的简支钢筋混凝土单跨梁或多跨连续梁。将预应力施加到深受弯构件中，可以增大构件刚度、增加构件的抗裂性、有效控制截面尺寸、减轻结构自重，目前国内外对普通深受弯构件已经取得了一系列研究成果，但对预应力混凝土深受弯构件的研究尚处于空白阶段，为开展预应力混凝土深受弯构件力学性能的研究，本文主要进行了以下工作:
　　1、为研究跨高比对预应力深受弯构件力学性能的影响，利用ABAQUS有限元软件建立了8根具有不同跨高比预应力混凝土深受弯模型，通过对预应力混凝土深受弯模型承载力、变形、混凝土及钢筋应力、裂缝、延性等力学性能的分析，得出以下结论:在同等预应力的作用下，8个模型共发生3种破坏形态，即剪切破坏、斜截面弯曲破坏及类似浅梁的适筋破坏形态;当跨高比较小时，预应力混凝土深受弯构件发生内力重分布现象，形成“拉杆拱”受力模型;随着跨高比的增大，深受弯构件的受力性能逐渐接近于普通浅梁。
　　2、为研究预应力线型对预应力深受弯构件力学性能的影响，利用ABAQUS有限元软件建立了两组预应力混凝土深受弯模型，其中一组跨高比为2，另一组跨高比为5，通过对有限元计算结果分析可知:与配置直线型预应力筋的预应力混凝土深受弯构件相比，曲线型预应力筋对预应力深受弯构件的破坏形态影响不大;对于跨高比为2的预应力混凝土深梁，随着预应力筋曲率的增大，其极限承载力略有提高，受力性能较好;对于跨高比为5的预应力深受弯构件，预应力筋线型的变化对其破坏形态、承载力及刚度影响均不明显。
　　3、为研究预应力度对预应力深受弯构件力学性能的影响，利用ABAQUS有限元软件建立了两组预应力混凝土深受弯模型，其中一组跨高比为2，另一组跨高比为5，通过对有限元计算结果分析可知:对于跨高比为2的预应力混凝土深梁，随着预应力度的增大，深梁的破坏形态由弯曲破坏向剪切破坏转变，当超过一定限值时，易发生局压破坏;而对于跨高比为5的预应力深受弯构件，预应力度的增大对其破坏形态无影响，承载力、变形、延性等方面均有所提高。

目录

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 深受弯构件受力性能及设计方法

1．2．1 深受弯构件受力性能及破坏形态

1．2．2 深受弯构件设计方法

1．3 钢筋混凝土深受弯构件研究现状

1．3．1 国外钢筋混凝土深受弯构件研究现状

1．3．2 国内钢筋混凝土深受弯构件研究现状

1．4 预应力混凝土深受弯构件研究意义

1．4．1 预应力混凝土结构特点

1．4．2 预应力混凝土深受弯构件研究意义

1．5 本文主要工作

2 ABAQUS有限元分析基本理论

2．1 有限元分析法在土木工程中的应用

2．2 ABAQUS有限元软件介绍

2．3 材料本构关系模型

2．3．1 混凝土本构模型

2．3．2 钢筋本构模型

2．4 有限元模型的建立

2．4．1 模型单元选取

2．4．2 预应力的施加

2．4．3 有限元模型的建立

2．5 有限元模型材料参数及加载方案

2．6 本章小结

3 跨高比对预应力混凝土深受弯构件力学性能影响

3．1 计算模型的建立

3．2 有限元计算结果与分析

3．2．1 承载力分析

3．2．2 荷载-跨中挠度分析

3．2．3 荷载-纵向受拉钢筋应力分析

3．2．4 荷载-钢绞线应力分析

3．2．5 荷载-分布钢筋应力分析

3．2．6 混凝土分析

3．2．7 延性分析

3．3 本章小结

4 预应力筋线型对预应力混凝土深受弯构件力学性能影响

4．1 计算模型的建立

4．2 有限元计算结果与分析

4．2．1 承载力分析

4．2．2 荷载-跨中挠度分析

4．2．3 荷载-纵向受拉钢筋应力分析

4．2．4 荷载-钢绞线应力分析

4．2．5 荷载-分布筋应力分析

4．2．6 混凝土分析

4．2．7 延性分析

4．3 本章小结

5 预应力度对预应力混凝土深受弯构件力学性能影响

5．1 计算模型的建立

5．2 有限元计算结果与分析

5．2．1 承载力分析

5．2．2 荷载-跨中挠度分析

5．2．3 荷载-纵向受拉钢筋应力分析

5．2．4 荷载-钢绞线应力分析

5．2．5 荷载-分布钢筋应力分析

5．2．6 混凝土分析

5．2．7 延性分析

5．3 本章小结

结论与展望

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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