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预应力混凝土框架梁结构力学特性数值分析研究

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摘要

第1章 绪论

1.1 课题工程背景

1.2 预应力技术的基本概念

1.2.1 预应力混凝土工作原理

1.2.2 预应力混凝土的概念

1.2.3 预应力混凝土结构的特点

1.3 国内外预应力技术研究现状

1.3.1 预应力混凝土结构型式

1.3.2 预应力混凝土结构新材料

1.3.3 预应力混凝土结构设计理论

1.3.4 预应力施工工艺

1.4 我国大跨预应力混凝土框架结构

1.4.1 预应力混凝土框架结构的涌现

1.4.2 预应力混凝土框架结构的技术经济评价

1.5 预应力作用的分析

1.5.1 概述

1.5.2 预应力损失的计算

1.5.3 预应力筋数量的估算

1.5.4 预应力等效荷载的计算

1.6 预应力混凝土结构设计

1.7 本文研究的内容及意义

第2章 预应力框架梁理论分析与计算

2.1 预应力框架梁设计条件

2.2 单根预应力梁设计相关参数计算

2.2.1 梁几何参数

2.2.2 预应力钢筋索形

2.2.3 预应力筋数量估算

2.2.4 预应力损失计算

2.2.5 预应力等效荷载、综合弯矩、次弯矩的计算

2.2.6 承载力校核

2.3 抗震措施验算

2.3.1 梁端截面非预应力钢筋的最小面积

2.3.2 梁端截面受压区高度

2.3.3 梁端截面折算后的配筋率

2.3.4 梁端底部纵向钢筋的配筋量与顶部纵向钢筋的配筋量的值

2.4 本章小结

第3章 普通钢筋混凝土框架梁有限元建模及力学特性分析

3.1 ANSYS有限元法概述

3.1.1 有限元法简介

3.1.2 有限元分析软件ANSYS简介

3.1.3 ANSYS有限元分析步骤

3.1.4 有限元模型建立

3.2 计算参数的选取

3.2.1 材料参数

3.2.2 本构关系

3.2.3 荷载

3.3 普通钢筋混凝土框架梁有限元建模

3.3.1 截面尺寸400mm×1000mm普通钢筋混凝土梁有限元模型

3.3.2 截面尺寸400mm×1400mm普通钢筋混凝土梁有限元模型

3.4 普通钢筋混凝土框架梁的力学特性分析

3.4.1 400mm×1000mm普通钢筋混凝土梁的力学特性

3.4.2 400mm×1400mm普通钢筋混凝土梁的力学特性

3.5 本章小结

第4章 预应力混凝土框架梁有限元建模及力学特性分析

4.1 概述

4.2 计算参数的选取

4.2.1 材料参数

4.2.2 本构关系

4.2.3 荷载

4.3 预应力混凝土框架梁有限元建模

4.3.1 截面尺寸400mm×1000mm预应力混凝土框架梁有限元模型

4.3.2 截面尺寸400mm×800mm预应力混凝土框架梁有限元模型

4.3.3 截面尺寸400mm×700mm预应力混凝土框架梁有限元模型

4.4 预应力混凝土框架梁的力学特性分析

4.4.1 400mm×1000mm预应力混凝土梁的力学特性

4.4.2 400mm×800mm预应力混凝土梁的力学特性

4.4.3 400mm×700mm预应力混凝土梁的力学特性

4.5 普通钢筋混凝土梁和预应力混凝土梁有限元结果比较

4.5.1 变形比较

4.5.2 内力对比

4.5.3 应力对比

4.5.4 经济性对比

4.6 本章小结

第5章 结论

参考文献

致谢

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摘要

目前,预应力混凝土框架结构已经在我国土木工程领域得到越来越广泛的应用。随着我国建筑业的迅速发展,越来越多的住宅建筑、公共建筑、工业厂房中要求使用大跨度、大柱网结构体系,普通的钢筋混凝土结构已经不能满足使用要求。预应力技术能够解决大跨度结构中梁的刚度问题,能够很好地控制梁的裂缝和挠度,具有良好的经济性能。
  本文主要研究预应力技术在框架结构中的应用,分析研究后张法预应力混凝土框架梁的力学特性。首先总结了近年来国内外预应力混凝土结构的发展及研究现状,对比分析了各种预应力技术的优缺点,简述了预应力混凝土结构的类型及设计原理,并对预应力作用进行了分析。
  然后结合沈阳市某实际工程,首先对单根预应力混凝土框架梁进行了理论计算,主要计算了所需预应力筋的数量,估算了预应力损失,并对其正截面受弯承载力及抗剪承载力进行了校核,还对抗震措施进行了验算,经验算得知均符合规范要求。
  接下来,运用有限元分析程序ANSYS对普通钢筋混凝土梁和不同截面预应力混凝土梁分别建立了有限元模型,并分析了其力学特性,经过比较可以得出,在各项指标均满足规范要求的前提下,施加预应力后,能有效减小梁的截面高度约40%左右,从视觉角度增强了结构的空间美感,并且节约了成本,具有良好的经济效益。
  预应力混凝土能够满足现代建筑不断向大跨度、轻型、高性能方向发展的要求,这一课题的研究能够为我们今后的结构设计工作提供坚实的理论依据,有深刻的工程应用价值。

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