体外预应力T梁桥关键部位配筋方法研究与程序二次开发

摘要

体外预应力混凝土结构关键部位的配筋研究一直是各国预应力混凝土领域研究的重点问题，各国的研究方法和结果目前仍存在较大差异。因此，研究体外预应力桥梁关键部位的配筋设计方法已成为当务之急。本文结合湖南省交通科技创新项目“体外预应力桥梁设计施工关键技术研究”，以湖南省醴潭高速公路第12标白马垄高架桥为工程背景，对体外预应力桥梁关键部位的配筋方法进行探讨和研究。主要研究工作如下： (1)运用ANSYS有限元软件建立了三跨体外预应力连续T梁桥模型，先进行整体分析，然后采用子模型法建立了体外预应力桥梁关键部位(转向块和锚固块)的局部模型，得到了体外预应力桥梁关键部位的应力规律。子模型方法考虑了整体对局部的影响，得到的应力规律更符合实际情况。 (2)进行了体外预应力桥梁关键部位的局部应力分析，确定了体外预应力T梁桥的受扰区长度：转向块受扰区长度一般为一到两倍梁高，锚固块受扰区长度一般为一倍梁高。 (3)建立了转向块的二维拉压杆模型和锚固块的三维的拉压杆模型。根据提出的拉压杆模型得出了转向块和锚固块的配筋数量。 (4)本文总结了关键部位的配筋方法，采用这些方法对依托工程进行了配筋分析。将基于子模型法应力结果的拉压杆模型法与其他配筋方法(应力配筋法、空间网格模型法配筋、基于拓扑优化的拉压杆模型法配筋等)进行对比分析：基于子模型法应力结果的拉压杆模型方法考虑了整体的影响使结果更精确，且得到的配筋数量适中，该方法是体外预应力桥梁关键部位配筋较为合理的方法。 (5)针对利用应力结果配筋没有现成的程序可用，本文开发了基于ANSYS的参数化设计语言APDL、AutoCAD的lisp语言、并用APDL调用MATLAB的配筋程序；将二次开发的程序应用于深梁结构验证了其正确性后，运用于体外预应力桥梁转向块结构的配筋。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究的背景

1.2研究的目的及意义

1.3体外预应力梁桥关键部位配筋研究现状

1.4本文主要工作内容

第二章体外预应力桥梁关键部位的合理构造

2.1引言

2.2转向块的合理构造

2.3锚固块的合理构造

2.4本章小结

第三章转向块的子模型应力分析及拉压杆模型法配筋

3.1转向块子模型

3.1.1子模型法

3.1.2确定转向块子模型的边界条件——整体分析

3.1.3确定转向块子模型的长度——受扰区长度

3.1.4转向块子模型的建立

3.1.5子模型验证

3.2转向块应力分析

3.2.1转向块应力分布特点

3.2.2转向块三向应力分布情况对比

3.2.3转向块应力迹线分布情况

3.3拉压杆模型法

3.4提出基于子模型法应力结果的转向块拉压杆模型

3.4.1转向块处拉压杆模型节点的确定

3.4.2转向块处拉压杆模型杆件的确定

3.4.3确定转向块配筋数量

3.5本章小结

第四章转向块配筋方法对比与验算

4.1引言

4.2采用空间网格模型分析得配筋模式

4.2.1空间网格模型法的原理

4.2.2单元类型选取

4.2.3 T梁转向块空间网格模型

4.2.4空间网格模型法的转向块应力分析

4.2.5空间网格模型得出的转向块配筋数量

4.3采用拓扑优化及拉压杆模型得配筋模式

4.3.1拓扑优化的原理及步骤

4.3.2 T梁转向块拓扑优化分析

4.4对比分析三种配筋方法

4.4.1依托工程三种配筋方案的对比

4.4.2拓扑优化及拉压杆模型法的特点

4.4.3空间网格模型法的特点

4.4.4基于子模型法应力分析结果的拉压杆模型法特点

4.4.5三种配筋方法的对比

4.5由美国公路桥梁设计规范验算转向块拉压杆模型

4.6本章小结

第五章锚固块的子模型应力分析及拉压杆模型法配筋

5.1引言

5.2锚固块子模型

5.2.1确定锚固块子模型边界条件——整体分析

5.2.2确定锚固块子模型的长度——受扰区长度

5.2.3锚固块子模型的建立

5.3锚固块应力分析

5.3.1锚固块应力分布特点

5.3.2锚固块三向应力分布情况对比

5.3.3锚固块应力迹线分布情况

5.4提出基于子模型法应力结果的锚固块处拉压杆模型

5.4.1锚固块处拉压杆模型节点的确定

5.4.2锚固块处拉压杆模型杆件的确定

5.4.3确定锚固块配筋数量

5.5本章小结

第六章锚固块配筋方法对比与验算

6.1引言

6.2基于应力法锚固块配筋模式

6.2.1应力配筋法原理

6.2.2提出根据应力法的锚固块配筋数量

6.3采用拓扑优化及拉压杆模型锚固块配筋模式

6.3.1拓扑优化法单元的选择

6.3.2拓扑优化法得到拉压杆模型

6.3.3拓扑优化及拉压杆模型法得到配筋数量

6.4采用美国ACI318-05规范锚固块配筋模式

6.5对比分析四种配筋方法

6.5.1依托工程四种配筋方案的对比

6.5.2基于应力法配筋的特点

6.5.3拓扑优化及拉压杆模型配筋法的特点

6.5.4根据美国ACI318-05规范配筋的特点

6.5.5基于子模型应力分析结果的拉压杆模型配筋法的特点

6.5.6四种配筋方法的对比

6.6按JTG D62-2004规范的局压强度验算拉压杆模型配筋

6.7本章小结

第七章配筋程序的二次开发

7.1程序开发的背景

7.2配筋程序开发的流程

7.3配筋程序的二次开发

7.4实例应用

7.5本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录 攻读硕士学位期间发表学术论文情况