预应力混凝土水平加腋框架节点弹性分析

摘要

在实际工程应用中，由于使用功能方面的需要，预应力混凝土框架节点可能存在预应力钢筋张拉锚固布置复杂，预应力筋无法穿过节点核心区锚固的情况。因此需要在梁端和柱交汇处进行水平加腋，将预应力筋穿过加腋区锚固，这种新类型节点的设计方法研究成为亟待解决的问题。 本文首先总结了近年来国内外框架节点受力原理、加腋节点性能和预应力框架节点性能方面的研究现状，介绍了各国预应力混凝土框架节点设计方法与建议。然后介绍了采用通用有限元分析软件ANSYS对预应力混凝土结构进行数值模拟的基本原理和实现途径。 预应力混凝土水平加腋框架节点的预应力筋局部呈空间曲线分布，而我国混凝土结构设计规范只给出二维曲线摩擦损失计算公式。本文采用了三维空间曲线预应力筋摩擦损失计算公式，与规范公式对比后发现，按三维曲线计算损失值远大于按二维曲线计算值。因此在设计水平加腋节点时，应按三维空间曲线计算预应力损失值，避免高估有效预应力值而影响结构的安全。 本文采用通用有限元分析软件ANSYS对两个水平加腋节点和一个普通预应力节点进行对比分析，比较了三个节点试件主应力迹线走向和主应力分布规律的不同之处，从而对水平加腋节点的应力分布规律有了更直观的了解。本文采用正交试验设计法设计了9个水平加腋节点试件进行分析，详细研究了加腋区长度、加腋区宽度、预应力筋布置等参数对节点应力情况的影响规律，对水平加腋节点的受力情况有了更深入的认识，为此类节点的设计提供参考依据。 研究水平加腋节点应力分布后发现，在预应力筋水平弯曲产生的水平径向荷载可能造成预应力筋的侧向崩出，在设计过程中应当引起注意。本文介绍了两种侧向崩出验算公式，对工程实例进行了研究和计算。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1引言

1.1.1预应力混凝土的应用

1.1.2预应力结构的概念

1.1.3预应力混凝土的优越性

1.2钢筋混凝土框架节点的基本要求和受力机理

1.2.1框架节点的基本要求

1.2.2节点的三种受力机理

1.2.3水平加腋节点研究

1.3预应力混凝土框架节点研究

1.3.1预应力混凝土框架节点的受力性能

1.3.2预应力混凝土框架的设计方法与建议

1.4问题的提出

1.5本论文的主要内容

第二章利用ANSYS分析预应力混凝土

2.1有限元单元法概述

2.2利用有限元分析软件ANSYS分析预应力混凝土

2.2.1有限元分析软件ANSYS简介

2.2.2预应力混凝土结构单元模型

2.3钢筋混凝土建模方式

2.4预应力的模拟方式

2.5使用ANSYS分析需要注意的问题

2.6本文采用的建模方式

第三章预应力损失计算分析

3.1引言

3.2三维空间曲线预应力筋摩擦损失σI1计算

3.2.1按平面问题计算预应力摩擦损失

3.2.2空间预应力摩阻损失计算

3.2.3本文预应力框架节点试件的摩擦损失计算

3.3预应力损失组合

3.4本章小结

第四章预应力混凝土水平加腋框架节点有限元分析

4.1引言

4.2试件概况

4.2.1试件原型

4.2.2缩尺试件设计

4.3有限元模型的建立

4.3.1材料性质

4.3.2模型坐标系统

4.3.3边界条件及荷载

4.3.4确定预应力荷载值

4.4有限元模型计算结果分析

4.4.1预应力筋张拉阶段

4.4.2加载阶段

4.5水平加腋预应力框架节点参数研究

4.5.1正交试验设计

4.5.2正交试验结果

4.5.3正交试验结果的直观分析

第五章预应力钢筋侧向防崩

5.1引言

5.2确定水平径向荷载

5.2.1理想曲线预应力筋

5.2.2曲线偏差水平径向荷载

5.3侧向防崩验算

5.3.1按混凝土结构设计规范抗冲切公式验算

5.3.2按公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范公式验算

5.3.3构造措施及设计施工建议

5.4算例

第六章结论与展望

致谢

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果