预应力钢筋两阶段工作原理的试验研究

论文摘要

本文首先通过预应力连续梁和等效普通钢筋混凝土连续梁的对比试验,从试验上对预应力钢筋两阶段工作原理进行验证。其次,通过采用有限元分析程序OpenSees对试验连续梁进行数值模拟,以及预应力混凝土框架结构水平地震作用下的初应力法模型和预应力钢筋两阶段工作模型的推覆对比分析,进一步验证基于预应力钢筋两阶段工作原理的综合内力法的可行性。最后,论文对综合内力法如何应用到实际工程设计中去,做了有益的探索。通过以上研究和分析,得到主要结论如下:①完成了预应力钢筋混凝土连续梁与等效普通钢筋混凝土连续梁的对比试验,其结果表明:两根梁的开裂荷载、极限荷载、荷载挠度曲线、各支座反力曲线等吻合良好。试验结果验证了预应力钢筋两阶段工作原理的正确性。②利用有限元结构分析软件OpenSees对本次试验及课题组完成的预应力连续梁试验进行数值模拟分析,模拟分析结果与试验结果总体比较吻合,表明基于预应力钢筋两阶段工作原理的综合内力法适合用于进行预应力混凝土结构的数值模拟分析。③在有限元结构分析软件Opensees中,采用综合内力法和初应力法的数值模拟分析结果吻合较好,表明基于预应力钢筋两阶段工作原理的综合内力法同样适用于预应力混凝土结构在水平地震作用下的数值模拟分析。④当采用综合内力法进行实际工程设计时,综合内力的荷载分项系数的取值,以及抗震承载力系数γE、结构重要性系数γ0(γ0≠1)等均会对计算结果产生较大影响,与现行规范的设计结果并不是总能保持一致。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 基于预应力钢筋两阶段工作原理的综合内力法
• 1.2.1 预应力钢筋两阶段工作原理
• 1.2.2 综合内力法
• 1.3 国内外的研究与应用现状
• 1.4 重庆大学研究基础
• 1.5 本文主要研究目的、内容与方法
• 1.5.1 研究目的
• 1.5.2 研究内容
• 1.5.3 研究方法
• 2 预应力混凝土结构的计算方法
• 2.1 预应力度法
• 2.1.1 预应力度
• 2.1.2 基于预应力度的设计方法
• 2.2 名义拉应力法
• 2.2.1 名义拉应力
• 2.2.2 基于名义拉应力法的设计方法
• 2.3 次内力法
• 2.3.1 次内力的基本概念
• 2.3.2 基于次内力的计算方法
• 2.4 综合内力法
• 2.4.1 等效荷载
• 2.4.2 预应力钢筋粘结前作用与粘结后作用
• 2.4.3 综合内力法的基本思路
• 2.4.4 基本假定
• 2.4.5 公式的建立
• 2.4.6 基于综合内力法的设计方法
• 2.4.7 改进的综合内力法
• 2.4.8 几点讨论
• 2.5 本章小结
• 3 试验设计及试验结果分析
• 3.1 试验目的
• 3.2 材料的力学性质
• 3.2.1 混凝土立方体强度
• 3.2.2 钢筋的力学性能
• 3.3 试验构件设计
• 3.3.1 构件设计
• 3.3.2 试件施工图
• 3.4 试验主要测试内容及实施过程
• 3.4.1 测试装置及加载装置
• 3.4.2 测试内容及方法
• 3.5 试验过程
• 3.5.1 预加载
• 3.5.2 次反力的建立
• 3.5.3 正式加载
• 3.5.4 破坏准则
• 3.6 试验现象
• 3.6.1 等效钢筋混凝土连续梁LL-1
• 3.6.2 预应力钢筋混凝土连续梁YLL-1
• 3.7 试验结果及分析
• 3.7.1 开裂荷载与极限荷载的对比
• 3.7.2 连续梁的挠度对比
• 3.7.3 支座反力的对比
• 3.7.4 跨中钢筋内力增量的对比
• 3.7.5 分析结果
• 3.8 本章小结
• 4 基于 OpenSees 的连续梁试验模拟分析
• 4.1 结构非线性分析程序OpenSees 介绍
• 4.1.1 程序概述
• 4.1.2 模型的建立
• 4.1.3 模型分析
• 4.1.4 计算结果的输出
• 4.2 本次连续梁试验模拟
• 4.2.1 试验资料
• 4.2.2 材料模型参数确定
• 4.2.3 模拟结果与试验结果对比
• 4.3 两跨预应力混凝土连续梁试验模拟
• 4.3.1 试验资料
• 4.3.2 材料模型参数确定
• 4.3.3 模拟结果与试验结果对比
• 4.4 本章小结
• 5 预应力混凝土框架推覆对比分析
• 5.1 8 度0.2G 区四层预应力框架设计
• 5.1.1 结构方案与概况
• 5.1.2 预应力混凝土框架设计
• 5.1.3 预应力布置形式
• 5.1.4 结构的配筋
• 5.2 非线性有限元分析模型的建立
• 5.2.1 材料本构模型的参数确定
• 5.2.2 预应力作用的考虑
• 5.3 结构的抗震推覆分析（Pushover analysis）
• 5.3.1 Pushover 分析方法简介
• 5.3.2 侧向力的分布形式
• 5.3.3 结构侧向位移模式的确定
• 5.3.4 Pushover 分析结果对比
• 5.4 本章小结
• 6 预应力混凝土框架设计实例
• 6.1 结构概况
• 6.2 次内力法
• 6.2.1 确定框架结构的尺寸
• 6.2.2 各种荷载作用下内力计算
• 6.2.3 预应力作用下的内力计算
• 6.2.4 设计荷载组合及相关验算
• 6.3 综合内力法
• 6.3.1 综合内力的计算过程
• 6.3.2 设计荷载效应组合及相关验算
• 6.3.3 考虑地震效应组合的抗弯承载力验算
• 6.4 对比结果分析
• 6.5 本章小结
• 7 结论及展望
• 7.1 主要结论
• 7.2 后续研究工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 作者在攻读学位期间发表的论文目录