预应力活性粉末混凝土箱梁非线性全过程分析研究

论文摘要

活性粉末混凝土（RPC）是一种具有优越的力学性能的新型材料;箱形梁具有抗扭刚度大,纵横向刚度大,稳定性好等优点;配合逐步完善的预应力技术,预应力RPC箱梁结构能大大减轻结构自重、减少配筋、提高结构的耐久性和延长其使用寿命。基于条带划分方法,利用Visual BASIC语言编制了预应力RPC箱梁截面非线性分析程序,对预应力RPC箱梁截面进行了受力全过程分析研究;参考现有箱形梁设计资料,设计了5个系列共30种预应力RPC箱梁截面,利用本程序对这些截面进行了受力全过程对比分析。详细研究了多种参数诸如预应力筋配筋率、非预应力筋配筋率、腹板高度、底板厚度、有效预应力对预应力RPC箱梁截面承载力的影响;利用通用有限元软件ANSYS对24m预应力RPC箱梁进行了极限承载力分析研究。研究结果表明预应力RPC箱形梁的受力全过程分为三个阶段,即混凝土开裂前的弹性阶段、非预应力筋屈服前的裂缝阶段、破坏阶段;所研究的参数对箱形梁截面的弯矩-曲率关系、上翼缘极限压应变、下翼缘极限拉应变和预应力筋极限拉应变有不同程度的影响。

论文目录

• 中文摘要
• 致谢
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 选题的背景和意义
• 1.2 活性粉末混凝土的研究现状
• 1.2.1 国内外研究现状
• 1.2.2 活性粉末混凝土（RPC）的组成材料及制备
• 1.2.3 活性粉末混凝土（RPC）的主要性能指标
• 1.2.4 活性粉末混凝土材料发展前景及现阶段存在的问题
• 1.3 本文的研究内容
• 2 预应力RPC箱梁非线性分析基础
• 2.1 材料的本构关系
• 2.1.1 活性粉末混凝土单轴受压应力—应变曲线
• 2.1.2 活性粉末混凝土单轴受拉应力—应变曲线
• 2.1.3 预应力筋应力—应变曲线
• 2.1.4 非预应力筋应力—应变曲线
• 2.2 预应力RPC箱梁有限元建模与分析
• 2.2.1 单元的选择
• 2.2.2 材料模型
• 2.2.3 预应力的实现
• 2.2.4 收敛的影响因素
• 2.3 本章小节
• 3 预应力RPC箱梁截面非线性分析
• 3.1 引言
• 3.2 分析的基本假定
• 3.3 材料的本构关系
• 3.3.1 混凝土受压应力—应变关系
• 3.3.2 混凝土受拉应力—应变关系
• 3.3.3 非预应力筋应力—应变关系
• 3.3.4 预应力钢筋应力—应变关系
• 3.4 梁截面分析的相容和平衡方程
• 3.5 截面的破坏条件
• 3.6 截面弯矩—曲率关系的计算方法
• 3.7 截面非线性分析
• 3.7.1 截面分析的基本数据
• 3.7.2 预应力RPC箱梁截面分析
• 3.8 本章小节
• 4 预应力 RPC箱梁截面承载力的参数研究
• 4.1 引言
• 4.2 预应力筋配筋率的影响
• 4.2.1 配筋率影响分析
• 4.2.2 界限配筋率分析
• 4.3 非预应力筋配筋率的影响
• 4.4 腹板高度的影响
• 4.5 底板厚度的影响
• 4.6 有效预应力的影响
• 4.7 本章小节
• 5 预应力RPC箱梁有限元承载力分析
• 5.1 引言
• 5.2 ANSYS软件简介
• 5.3 有限元模型的建立
• 5.3.1 建模基本方法的选取
• 5.3.2 建立有限元模型
• 5.4 有限元计算结果分析
• 5.4.1 荷载—挠度全过程曲线
• 5.4.2 荷载—应力关系分析
• 5.5 本章小节
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 学位论文数据集