体外预应力混凝土简支梁受弯性能研究及极限承载力分析

摘要

近年来,国内外桥梁工作者对于体外预应力结构,做了大量的试验和理论分析工作,探讨体外预应力结构的受弯性能,但取得的研究成果差异较大,因此需要进一步进行探讨.在这样的前提下,该文主要针对体外预应力简支梁进行了研究.(1)针对已有方法的不足,根据无应力索长不变和变形协调原理,提出了考虑转向块与预应力体外索之间的相对滑移和滑动摩擦系数与静摩擦系数的不同的体外预应力结构变形、内力的计算方法,该方法比已有的计算方法适用范围更广,计算结果更精确.(2)阐述了考虑材料非线性时用Cranstan迭代方法求解平面梁单元刚度的原理与步骤,针对Cranstan迭代方法在单元钢筋屈服后迭代有时不收敛的问题,提出了有效的改进措施.(3)建立了一个能够对钢筋混凝土结构和体外预应力混凝土结构的抗弯性能进行全过程分析的有限元模型,该模型综合考虑了材料的物理非线性和结构的几何非线性.在模型基础上开发了非线性有限元程序,文中运用大量的试验与计算结果对该文建立的有限元模型和编制的程序进行了验证.(4)以整体施工的体外预应力简支梁为研究对象,利用自编程序就预应力度、截面配筋及转向块与体外筋的相对滑动等参数对体外预应力梁受弯性能的影响进行了分析研究,给出了这些参数的合理取值范围.(5)结合参考文献资料的试验结果和该文分析,对体外预应力结构的设计提出了针对性的建议.

目录

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第一章绪论

1.1概述

1.2体外预应力桥梁的类型及在我国的运用

1.2.1体外预应力桥梁的类型

1.2.2体外预应力结构在我国的运用

1.3体外预应力结构的基本组成及材料要求

1.4体外预应力混凝土桥梁的力学性能及其研究现状

1.4.1体外预应力混凝土桥梁的力学性能

1.4.2体外预应力混凝土桥梁力学性能研究的现状

1.5本文研究内容、目的及意义

第二章允许体外筋滑动的体外预应力结构分析方法

2.1引言

2.2材料的本构关系

2.2.1混凝土的应力应变关系

2.2.2预应力钢筋的应力-应变关系

2.2.3普通钢筋的应力—应变关系

2.3坐标转换

2.4 单元分析

2.4.1一般性分析

2.4.2平面钢筋混凝土梁单元

2.4.3体外预应力钢索单元

2.5体外索在转向块处发生滑移时的处理

2.5.1计算假定

2.5.2计算原理与步骤

2.6双重非线性问题的简化处理

2.7梁单元刚度的计算

2.7.1 Cranston迭代原理与步骤

2.7.2 Cranston迭代的缺陷及改进方法

2.8 CR列式法

2.9非线性方程的解法

2.9.1非线性方程的求解

2.9.2收敛准则

2.10本章小结

第三章程序设计及算例.

3.1程序功能

3.2程序流程

3.3主要子程序及其功能

3.4程序验证

3.4.1体外预应力筋直线布筋形式的混凝土简支梁非线性分析算例

3.4.2体外预应力筋特折线布筋形式的混凝土简支染的非线性分析

3.5本章小结

第四章体外预应力简支梁受弯性能影响参数分析

4.1引言

4.2预应力度对体外预应力简支梁受弯性能的影响

4.2.1预应力度的概念

4.2.2预应力度对体外预应力简支梁受弯性能的影响

4.3体外力筋面积对体外预应力简支梁受弯性能的影响

4.4普通钢筋配筋率对体外预应力梁受弯性能的影响

4.5转向块处摩擦对梁受力性能的影响

4.6本章小结

第五章结论与建议

致谢

参考文献

附录A攻读硕士期间所发表的论文及科研情况