体外预应力加固简支T梁受力特性数值分析研究

论文摘要

体外预应力混凝土结构是后张法无粘结预应力混凝土结构的分支,是一种用完全位于混凝土截面以外的预应力束来对混凝土纵向施加预应力的结构体系。近年来,各种新的建筑材料和结构构件的兴起以及制造技术的提高,解决了体外索耐久性和结构设计等有关问题,使得体外预应力混凝土结构得到蓬勃发展,体外预应力技术越来越多的被用于结构的加固和提载。本文基于辽宁省交通厅重点科研项目中体外预应力技术在桥梁工程中的应用研究中简支T梁子课题的试验,利用有限元计算软件ANSYS,对建筑中广泛应用的钢筋混凝土梁和预应力混凝土梁进行非线性数值模拟,并与理论计算结果和试验结果进行了对比分析,证明了有限元模拟的可行性。本文主要研究体外预应力加固混凝土简支T梁的力学特性及提载程度的影响因素,分析研究了简支T梁及体外预应力加固简支T梁的跨中挠度、极限承载力以及预应力筋应力增量的理论计算方法；对体外预应力不卸载加固简支T梁的最优加固时间以及加固提载效果进行了分析研究,证明了梁体开裂之前加固效果最好且体外预应力加固具有较好的提载效果；利用有限元软件ANSYS完成体外预应力加固简支T梁的三维模型建立,并分析了预应力度、混凝土强度等级、预应力筋截面面积以及预应力筋位置对体外预应力加固简支T梁力学特性的影响,证明了试验加固方案的合理及可靠性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 体外预应力加固的研究背景及意义
• 1.2 体外预应力结构的发展及其形式特点
• 1.2.1 体外预应力在国内外的发展
• 1.2.2 钢筋混凝土有限元的发展及现状
• 1.2.3 体外预应力加固形式特点及其结构组成
• 1.3 本文的研究内容
• 第2章 体外预应力加固简支T梁试验及理论计算分析
• 2.1 体外预应力加固简支T梁试验研究
• 2.1.1 试验概况
• 2.1.2 试验结果分析
• 2.2 体外预应力加固简支T梁的理论计算分析
• 2.2.1 对比梁及加固梁的变形计算
• 2.2.2 体外索水平筋极限应力的近似计算
• 2.2.3 加固体系的极限强度计算
• 第3章 体外预应力加固简支T梁有限元模型建立
• 3.1 有限元理论及ANSYS有限元软件简介
• 3.1.1 有限元基本原理
• 3.1.2 ANSYS有限元分析软件简介
• 3.2 ANSYS有限元模型建立
• 3.2.1 ANSYS模拟所用单元
• 3.2.2 材料单元属性
• 3.2.3 简支T梁与加固梁模型的建立
• 3.3 加载和求解
• 第4章 简支T梁及加固梁数值模拟分析
• 4.1 简支T梁力学特性数值分析
• 4.2 加固梁力学特性数值分析
• 4.3 简支T梁数值、试验和理论计算结果对比分析
• 4.4 加固梁数值、试验和理论计算结果对比分析
• 第5章 体外预应力加固简支T梁力学特性影响参数分析
• 5.1 预应力度的影响
• 5.1.1 预应力度定义及表达方式
• 5.1.2 预应力度的影响
• 5.2 混凝土强度等级的影响
• 5.3 预应力筋截面面积的影响
• 5.4 预应力筋位置的影响
• 5.4.1 转向块位置的影响
• 5.4.2 锚固点位置的影响
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢