预应力混凝土T梁承载力试验研究

论文摘要

随着经济的发展,我国兴建了许多各种类型的公路桥梁、铁路桥梁、铁路公路两用桥梁、城市桥梁及立交桥等。对于旧桥来说,由于其长期经受着车辆荷载反复作用,在桥梁结构中必然产生一些缺陷或损伤,有的可能已经相当严重。反复荷载作用对现役桥梁承载力的影响我们并不是很清楚。现行规范设计方法在这方面并没有做出很好的回答,为此需要做进一步的研究。在参考大量国内外研究成果的基础上,本文对目前广泛应用的预应力混凝土T梁进行了试验研究。试验主要进行了如下工作：(1)设计了5片T形预应力混凝土模型梁,进行了反复荷载作用下模型梁的疲劳试验,分别得到了在全预应力状态和A类预应力状态下,反复荷载次数与钢绞线有效预应力长期累积损失的关系。(2)对既有疲劳损伤的模型梁进行静载破坏试验,得到了带有不同初始损伤的模型梁极限荷载。通过线性回归得到了在不同加载等级下,模型梁承载率与平均裂缝宽度之间的关系式。通过对钢筋混凝土建模方法、混凝土破坏准则、材料本构关系、混凝土裂缝模型等方面的介绍,详细论述了混凝土结构非线性分析有限单元法。采用大型有限元程序ANSYS将预应力混凝土T梁按分离式实体模型建模,对模型梁的受力和变形进行从加载到破坏的全过程分析。并把试验结果与有限元模型结果进行了对比,得到如下结论：经过全预应力状态下的疲劳荷载后,梁体的极限承载力下降约8%；而经过A类预应力状态下的疲劳荷载后,梁体的极限承载力下降约27%。另外,在疲劳试验中,对有效预应力长期损失采用自制预应力损失量测仪进行量测。在静载试验中对混凝土裂缝宽度的量测采用HJ系列混凝应变计,获得了较精确的试验结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 预应力长期损失测试方法国内外研究现状
• 1.2.1 钢绞线疲劳破坏机理
• 1.2.2 当前钢绞线预应力损失主要量测方法
• 1.2.3 本文试验中采用的量测方法
• 1.3 桥梁极限承载力计算方法
• 1.4 本文研究主要内容
• 1.5 小结
• 第二章 预应力混凝土结构非线性有限元分析
• 2.1 概述
• 2.2 非线性问题的分类
• 2.3 钢筋混凝土结构建模方式
• 2.4 混凝土破坏准则
• 2.5 材料本构关系
• 2.5.1 混凝土本构关系
• 2.5.2 钢筋本构关系
• 2.6 混凝土裂缝模型
• 2.6.1 分离裂缝模型
• 2.6.2 弥散裂缝模型
• 2.6.3 断裂力学模型
• 2.7 非线性方程组的解法
• 2.7.1 增量法
• 2.7.2 迭代法
• 2.8 收敛准则
• 2.9 小结
• 第三章 模型梁试验研究
• 3.1 试验概述
• 3.2 模型梁试验前的准备
• 3.2.1 模型梁的设计准则
• 3.2.2 模型梁几何尺寸
• 3.2.3 模型梁所用材料
• 3.3 试验所用仪器
• 3.3.1 疲劳试验机
• 3.3.2 HJ型装配式传感器
• 3.3.3 钢绞线预应力测试仪
• 3.3.4 其它所用主要仪器
• 3.4 预应力钢绞线测试仪的标定
• 3.5 对模型梁预应力损失的计算
• 3.6 模型试验方法
• 3.6.1 反复荷载下的模型梁疲劳试验
• 3.6.2 静载试验
• 3.6.3 试验注意事项
• 3.7 测点布置
• 3.8 试验结果整理及分析
• 3.8.1 疲劳试验结果
• 3.8.2 疲劳试验结果分析
• 3.8.3 静载试验结果整理
• 3.8.4 静载试验结果分析
• 3.9 小结
• 3.9.1 模型梁疲劳试验
• 3.9.2 模型梁静载试验
• 第四章 模型梁三维有限元模拟分析
• 4.1 ANSYS有限元模型的建立
• 4.1.1 建立模型的总体策略
• 4.1.2 对模型单元的选取
• 4.1.3 混凝土破坏准则的选取
• 4.1.4 材料本构关系的选择
• 4.2 试验梁有限元模型注意事项
• 4.3 有限元分析计算结果与试验结果对比
• 4.4 小结
• 第五章 本文结论及展望
• 5.1 结论
• 5.2 需进一步研究的问题
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果
• 致谢