基于数值仿真的背索锚碇系统研究

论文摘要

随着预应力技术在桥梁、建筑、水利工程方面的大量应用,锚具作为保证有效传递预应力的关键部件也得到越来越多的关注。保证锚具系统设计的合理性在桥梁设计中有着重要的意义。传统的设计沿用宁大勿小的原则,基于经验进行设计。锚具的受力情况较复杂,目前还很难用理论公式准确地计算出它的应力应变。本文以连接平板和锚圈为研究对象,通过建立锚具组件的有限元模型,对锚具的受力过程进行分析,校核连接平板和锚圈的强度,用物理实验验证。在锚具受力过程的模拟方面,本文以某拉索锚具为例,在分析了锚具的工作状况及结构后,对锚圈、锚座及连杆形状进行了简化,采用线性材料模型,设置摩擦系数之后,运用有限元分析软件建立数值模型,对连接平板和锚圈的受力过程进行模拟分析,得到了连接平板和锚圈在受力过程中的应力及位移的分布状态,校核了连接平板和锚圈强度。试验方面,根据本课题拉索锚具最大试验载荷为14000KN的测试要求,将试验载荷分别设定为1500KN、2000KN、4000KN、6000KN、8000KN、10000KN、12000KN、14000KN逐级加载到规定值。记录上述载荷保持时间5分钟后的试验测试数据。在试验载荷达到12000KN(即超过最大试验载荷的80%)并保载5分钟后,再将该试验载荷值保载30分钟,分别每10分钟记录一次试验数据。模拟结果与实验结果比较一致,验证了数值模型的正确性。通过以上研究,本文的结论对连接平板和锚圈外形尺寸的设计和选用材料提供了理论依据,起到了一定的指导作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1-1 课题研究的目的、意义和来源
• §1-2 国内外研究现状
• §1-3 斜拉桥与预应力技术
• 1-3-1 斜拉桥概述
• 1-3-2 后张预应力钢筋混凝土技术
• §1-4 课题的主要研究内容
• 第二章 有限单元法的基本理论
• §2-1 引言
• §2-2 弹塑性理论基础
• 2-2-1 Mises屈服准则
• 2-2-2 Prandtl-Reuss塑性流动增量理论
• 2-2-3 硬化定律
• §2-3 弹塑性有限元法
• 2-3-1 弹塑性有限元法的应力应变关系
• 2-3-2 弹塑性有限元方程
• 2-3-3 弹塑性非线性有限元方程的求解
• 第三章 数值仿真计算
• §3-1 引言
• §3-2 MARC接触分析
• 3-2-1 MARC软件简介
• 3-2-2 MARC中接触分析
• 3-2-3 接触体的定义和运动描述
• 3-2-4 模拟摩擦
• 3-2-5 模拟分离
• 3-2-6 网格自适应与接触分析
• §3-3 数值计算与结果分析
• 3-3-1 锚具的整体数值仿真计算
• 3-3-2 锚圈的数值仿真计算
• 第四章 锚具静载强度刚度试验
• §4-1 测试方案
• 4-1-1 测试目的
• 4-1-2 锚具材料及力学性能参数（GB\T3077-1999）
• 4-1-3 加载装置
• 4-1-4 试件安装方案
• 4-1-5 试验技术
• 4-1-6 试验元件及测试仪器
• 4-1-7 测点位置
• §4-2 试验数据结果
• 第五章 结论与展望
• §5-1 全文总结
• §5-2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间取得的相关科研成果