钢筋混凝土梁体外预应力加固受力性能分析

论文摘要

体外预应力是后张预应力体系的一个重要分支,在新建结构和旧有结构加固方面得到了广泛运用。本论文介绍了体外预应力加固简支梁的机理,正截面的承载能力的计算方法,以及国内外推荐的计算体外筋的极限应力增量以及预应力损失计算公式。对于体外预应力简支梁,由于其体外索和梁体在受力过程中变形不相协调的特点使计算比较困难,考虑了材料非线性和几何非线性,采用有限元进行数值分析是常用的一种方法。它用来模拟体外预应力简支梁的全过程分析,体外预应力混凝土结构有限元建模有其特殊性,如何建立有限元模型是正确分析的基础。本文详细介绍了如何运用ANSYS对体外体外预应力混凝土简支梁进行有限元建模及全过程分析,包括单元选取、本构关系的选用、网络的划分、计算的设置等。本文考虑了四个主要的影响因素,转向块的个数、跨高比、体内受拉钢筋的面积、初始预应力大小,它们对体外预应力结构的受力行为起主要的影响因素。本论文总共建立了19个模型,包括两个用于对比的钢筋混凝土简支梁模型和17个体外预应力简支梁模型,通过数值模拟计算,体外预应力能够很好的提高简支梁的极限承载能力,并且绘制了每根梁的荷载位移曲线,在混凝土开裂和钢筋屈服之前,体外预应力表现出明显的非线性性质,当开始出现混凝土压碎,伴随体内受拉钢筋的屈服,直到结构失效,体外预应力结构呈现明显的线性性质而不是非线性性质。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究现状及进展
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 国内外体外预应力工程应用实例
• 1.4 论文主要开展的主要工作
• 1.5 论文研究的目的和意义
• 第2章 体外预应力加固方法及计算
• 2.1 体外预应力加固方法的优缺点
• 2.1.1 体外预应力加固方法的优点
• 2.1.2 体外预应力加固方法的缺点
• 2.2 体外预应力结构体系的组成及材料选择
• 2.2.1 预应力筋材料现状
• 2.2.2 对预应力筋材料要求
• 2.3 体外预应力的受力特征及加固机理
• 2.3.1 体外预应力受力特征
• 2.3.2 二次效应对结构的影响
• 2.3.3 体外预应力加固机理
• 2.4 体外预应力加固梁的受力全过程分析
• 2.5 体外预应力的预应力损失估算
• 2.6 极限应力简化计算公式
• 2.7 体外预应力梁正截面承载力计算公式
• 第3章 体外预应力简支梁的非线性分析
• 3.1 体外预应力非线性的影响因素
• 3.1.1 几何非线性
• 3.1.2 材料非线性
• 3.2 ANSYA软件实体建模
• 3.2.1 模型单元选择
• 3.2.2 本构关系及破坏准则
• 3.2.3 有限元模型的建立及预应力的施加
• 第4章 体外预应力简支梁受力性能分析
• 4.1 钢筋混凝土简支梁建模计算结果
• 4.2 体外预应力简支梁建模计算结果
• 结论与展望
• 本论文的主要成果
• 本论文存在的问题
• 展望
• 致谢
• 参考文献