基于ANSYS的T梁张拉阶段应力分析

摘要

简支T梁随着预应力钢筋的张拉，截面承受偏心压力，梁体自重逐步参与受力，随着张拉阶段的发展，T梁承受的预压应力逐渐增大，这时T梁与张拉台座之间将会慢慢分离，在张拉阶段预应力混凝土T梁的受力状态较复杂。张拉阶段T梁混凝土养护时间限制，其强度未完全达到其标准抗拉、抗压强度，在预应力钢筋的作用下可能会导致混凝土出现裂缝。预应力钢筋张拉阶段，T梁的受力可以视为简支状态，随着钢束张拉数量的增加，T梁所受的偏心预压力逐渐增大，梁体最终产生反拱。分析研究预应力钢筋张拉阶段T梁的应力变化以及反拱可以为以后类似工程的施工工程提供一定的借鉴。本文以宝贝河大桥的预应力预制T梁为研究对象，在主梁预制阶段，预埋钢弦式混凝土应变计，混凝土强度达到张拉强度要求时从T梁两端同时进行对称张拉，从而得到张拉阶段控制截面的应力，利用ANSYS软件建立T梁的实体有限元模型，模拟实际施工过程中预应力钢筋张拉产生的预压力，将有限元模型计算的数据与实测试验数进行对比以验证模型的准确性，进而对T梁在张拉阶段各控制截面处的应力变化及分布规律进行了分析，发现T梁顶板应力在支座附近为拉应力，随着距梁端距离的增大，拉应力值逐渐减小，最终过渡为压应力;分析T梁纵向应力沿T梁横截面的分布规律，认为T梁梁端存在剪力滞效应，跨中几乎不存在该效应;为分析不同张拉顺序对T梁的影响，分别比较了不同张拉顺序下T梁的应力、反拱、侧向位移的变化，结果表明不同张拉过程对T梁截面的应力变化及侧弯影响较大，但对最终反拱值影响不大;根据对锚固端的模拟，研究了局部承压混凝土的应力分布规律，结果表明锚下混凝土存在应力集中现象，此现象随着距锚固端距离的增大而逐渐消失，应力最终均匀的作用于截面上。

目录

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 预应力混凝土桥梁的发展历程

1．3 国内外研究现状

1．3．1 国内发展现状

1．3．2 国外发展现状

1．4 本文主要研究内容

2 有限元分析方法

2．1 有限元简介

2．2 钢筋混凝土模型

2．3 钢筋混凝土本构模型及破坏准则

2．3．1 钢筋混凝土本构模型

2．3．2 破坏准则

2．3．3 非线性方程组求解方法和收敛准则

2．3．4 收敛控制与策略

2．4 本章小结

3 预应力钢筋张拉阶段T梁试验

3．1 现场试验

3．1．1 工程概况

3．1．2 张拉试验

3．2 ANSYS有限元模型

3．2．1 单元类型选择

3．2．2 约束条件

3．2．3 网格划分

3．2．4 施加荷载

3．2．5 求解设置

3．3 按规范计算T梁张拉阶段应力

3．3．1 预应力损失计算

3．3．2 T梁张拉阶段应力计算

3．4 本章小结

4．预应力钢筋张拉阶段应力分析

4．1 试验张拉工况结果分析

4．1．1 计算结果与试验数据对比

4．1．2 T梁纵向应力

4．1．3 T粱横断面纵向应力分布

4．1．4 张拉过程中自重的影响

4．2 不同张拉顺序对T梁跨中应力的影响

4．3 不同张拉顺序对T梁挠度的影响

4．4 不同张拉顺序对T梁侧弯的影响

4．5 本章小结

5 锚固端应力分析

5．1 局部承压工作机理及破坏形态

5．1．1 局部承压区混凝土破坏形态

5．1．2 局部承压工作机理

5．2 局部承压区应力类型

5．3 梁端模型建立

5．4 不同张拉顺序对局部受压区应力的影响

5．5 锚下混凝土纵向压力传递规律

5．6 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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