预制预应力混凝土T型梁有限元分析

摘要

预应力混凝土T型梁在长期使用过程中，随着使用要求变化、荷载变化、建筑老化和自然灾害的破坏，部分桥梁结构出现了耐久性退化的现象，从而无法完成预定的使用功能。桥梁结构的修补、加固和补强等技术应运而生，主要的方法有加大截面法、体外预应力加固法、粘贴加固法、增加辅助构件法、钢筋混凝土套箍法、外包钢板法等，其中采用CFRP加固法是有效的方法之一。目前这种方法的研究主要局限在理论分析和试验研究，计算机有限元模拟的研究相对较少。有限元模拟可在保证结果正确的基础上考虑更多的参数的影响，对理论分析和实验研究起到很好的补充作用。通过有限元软件ABAQUS对CFRP板加固混凝土T梁和多T梁桥进行数值计算分析，主要做的工作如下: 分别建立预制预应力钢筋混凝土T型梁在集中荷载、对称集中荷载和均布荷载作用下的有限元模型，对其进行整体受力过程进行计算分析。计算结果表明，其承载力随着混凝土强度等级的增高、CFRP厚度的增加、CFRP长度的增大、CFRP面积的增加、高跨比和宽跨比的增大而提高。极限承载力与混凝土强度等级、CFRP厚度呈线性增加关系，与其余参数呈非线性增加关系。 建立适合于预应力多T型梁桥的计算模型，对其进行受力全过程的计算分析。计算结果表明:多T梁构成的预制混凝土桥梁在荷载较大和靠近中心的两种情况下，各梁变形差别较小，协同受力现象比较明显;多T梁桥的刚度随着桥面板厚度的增加、主梁间距的减小、添加横隔板的数量的增多而增大，且变化明显;而横隔板间距在5m～10m范围内，横隔板混凝土强度等级在C35～C55范围内，桥面刚度的变化不明显;多T梁桥的承载力随着桥面板厚度的增加、主梁间距的减小、添加横隔板的数量、横隔板间距的减小和横隔板混凝土强度等级的增高而增大，且变化比较明显。其中任一根T梁的混凝土强度等级、高跨比、宽跨比、高宽比等不仅会影响自身的的刚度和承载力，同时也会影响其它T梁的受力情况。

目录

声明

摘要

1．1研究背景

1．2 T型梁在土木工程中的应用

1．3 FRP材料在土木工程中的应用与研究现状

1．3．1 FRP材料的特点

1．3．2 FRP材料的应用

1．3．3国内外研究现状

1．4研究内容

第2章ABAQUS有限元模型

2．1有限元原理

2．2 ABAQUS软件

2．3材料本构关系模型

2．3．1混凝土应力与应变关系

2．3．2 CFRP板应力与应变关系

2．3．3钢材应力与应变关系

2．4有限元模型的建立

2．4．1单元选取和网格划分

2．4．2定义接触关系

2．4．3非线性方程求解过程

2．5小结

第3章CFRP板加固混凝土T梁数值计算分析

3．1集中荷载下CFRP板加固T梁

3．1．1构件设计

3．1．2不同受荷状态的受力分析

3．1．3设计参数对承载力的影响

3．2对称集中荷载下CFRP板加固T梁

3．2．1构件设计

3．2．2不同受荷状态的受力分析

3．2．3设计参数对承载力的影响

3．3均布荷载下CFRP板加固T梁

3．3．1构件设计

3．3．2不同受荷状态的受力分析

3．3．3设计参数对承载力的影响

3．4小结

第4章多T梁桥数值计算分析

4．1荷载作用方式

4．1．1构件设计

4．1．2计算模型

4．1．3计算结果分析

4．2桥面板厚度影响

4．2．1构件设计

4．2．2计算模型

4．2．3计算结果分析

4．3 T型主梁间距

4．3．1构件设计

4．3．2计算模型

4．3．3计算结果分析

4．4桥面板横隔板间距与混凝土强度影响

4．4．1构件设计

4．4．2计算模型

4．4．3计算结果分析

4．5桥面板单梁参数分析

4．5．1构件设计

4．5．2计算模型

4．5．3计算结果分析

4．6小结

5．1结论

5．2展望

参考文献

致谢

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