铁路跨度20m预应力活性粉末混凝土T形梁端块应力分析研究

摘要

RPC材料作为一种新型的水泥基复合材料，具有高强、高韧性、高耐久性、良好的经济性能和环保性能等特点，其性能比普通、高强混凝土具有更大的优越性。当前RPC已成为国际工程材料领域一个新的研究热点，但目前我国对RPC的研究仅限于材料性能阶段，对RPC在结构设计及应用方面的研究较少。针对目前现状，本文主要对RPC应用于铁路预应力桥梁在结构设计以及受力方面进行研究。 本文研究的主要内容是用RPC替代普通混凝土用于铁路预应力简支T梁，通过建立ANSYS有限元模型和采用初等桥梁结构理论分别进行计算，验证结构的可靠性与设计的合理可行性，在此基础上重点对端块局部应力进行分析与研究。 本文分别对结构在预加应力和荷载作用两个受力阶段，分别对传力锚固阶段的预应力传递长度、荷载作用阶段的端块局部应力影响范围、端块的横向应力分布特征以及顶板纵向应力分布状况等进行了有限元分析求解，并将有限元分析得出的数值解与利用初等桥梁理论得出的理论解进行分析对比，得出了在特定条件下的预应力传递长度和端块应力分布特征。 本文作为一种尝试性研究，为今后RPC在结构领域的应用与研究提供参考。

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致谢

1 绪论

1.1研究现状及意义

1.2活性粉末混凝土(RPC)的主要性能指标

1.3 预应力梁锚固区端块应力问题

1.3.1预应力梁端块局部承压

1.3.2预应力传递长度

1.3.3预应力梁端块的横向拉力

1.4研究的目的、内容及步骤

1.4.1研究对象

1.4.2研究目的

1.4.3研究内容

1.4.4研究步骤

2 有限元模型的建立

2.1 20m跨度RPC预应力T梁尺寸参数

2.1.1梁高

2.1.2腹板

2.1.3其它

2.1.4钢筋布置

2.2所用材料及其各项基本数据

2.2.1计算跨度

2.2.2恒载

2.2.3活载

2.2.4各项设计参数

2.3有限元分析原理

2.3.1有限元法基本概念及原理

2.3.2 8节点等参单元

2.3.3 ANSYS中预应力与混凝土的处理方法选择

2.3.4施加预应力的方法

2.3.5实体建模

2.3.6梁的整体性能分析

3 RPC预应力T梁端块局部应力分析

3.1端块预应力传递长度

3.2荷载作用阶段局部应力的影响范围

3.3端块横向拉应力的分布

3.4端块顶板纵向应力分布

3.5三向应力状态下混凝土强度准则的应用

3.5.1 Ottosen准则的理论基础—点应力状态的表达方式

3.5.2 Ottosen准则

3.5.3 Ottosen准则的应用

4 结论

5 心得与展望

5.1 心得

5.2展望

参考文献

作者简历