预应力混凝土简支梁复合受力性能研究

摘要

随着预应力技术的快速发展，目前预应力结构在很多工程结构中得到了广泛的应用，与此同时，人们对预应力钢筋混凝土结构进行了各方面的受力性能研究，但取得的研究成果多集中在预应力混凝土单向受弯剪扭作用的受力性能分析，对预应力混凝土构件双向复合受力作用下的受力性能研究还不多，尤其是将预应力混凝土梁中的部分普通钢筋替换成预应力筋的研究更少。
　　本文根据预应力结构的基本原理，设计了一个预应力钢筋混凝土简支梁，将梁侧不同位置和不同数量的普通钢筋替换为等截面面积的预应力筋并对其适当张拉，建立了四种分析方案，利用ANSYS10.0有限元分析软件对四种方案的有限元模型进行数值模拟分析，通过软件的后处理功能获得数据并进行整理分析。
　　首先在预应力混凝土梁自重作用下，通过ANSYS对四种有限元模型进行分析，获得梁的反拱位移等值云图和混凝土梁的应力等值云图，通过理论分析与有限元计算结果进行对比分析，表明ANSYS计算预应力混凝土结构是比较准确的。
　　对四种分析方案的预应力混凝土简支梁进行复合受力作用下的受力性能分析，直到混凝土梁破坏，获得梁的开裂荷载、混凝土梁变形图、混凝土梁应力图、混凝土梁裂缝图、钢筋应力云图和梁的极限荷载值等。通过综合分析表明，将预应力混凝土梁部分普通钢筋替换为等截面面积的预应力筋并对其适当张拉的配筋形式，与普通预应力混凝土梁相比，提高了预应力混凝土梁的整体受力性能。本文分析所获得的结论对实际工程具有一定的指导意义和广阔的应用前景。

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1 绪论

1.1 引言

1.2 预应力混凝土结构的概念及基本原理

1.3 研究现状

1.4 本文主要研究内容

2 钢筋混凝土有限元基本理论

2.1 混凝土本构关系

2.2 钢筋本构关系

2.3 钢筋混凝土有限元模型

2.4 混凝土裂缝模型

2.5 本章小结

3 基于ANSYS预应力混凝土结构的有限元分析

3.1 本文采用的单元模型

3.2 非线性问题分类

3.3 有限元建模方法

3.4 钢筋混凝土求解控制问题

3.5 本章小结

4 预应力混凝土简支梁复合受力性能有限元分析

4.1 工程概括

4.2 自重下混凝土梁挠度值有限元分析

4.3 自重下混凝土梁跨中应力分析

4.4 复合作用下有限元模型的建立和求解控制

4.5 混凝土梁变形分析

4.6 混凝土梁裂缝分析

4.7 混凝土梁应力分析

4.8 钢筋应力分析

4.9 混凝土梁的极限承载力分析

4.10 本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

攻读硕士期间主要成果

参考文献