铁路32m预应力活性粉末混凝土T形梁设计及试验研究

论文摘要

活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,RPC)作为一种新型超高性能混凝土,具有广阔的应用前景。RPC构件与普通混凝土构件在受力变形和破坏模式等方面有明显的不同,因此,有必要在已有混凝土理论的基础上,对RPC构件进行具体的分析研究。本文主要进行了预应力RPC T形梁的结构设计、实梁静载试验及RPC T形梁的非线性有限元分析,通过有限元计算结果与试验结果的比较,总结分析了铁路32m预应力RPC T形梁的受力性能规律。本文主要研究内容如下:(1)依据相应的设计理论及相关规范,结合RPC材料特性,对32m铁路预应力RPC T形梁进行设计,确定其截面尺寸,并进行预应力钢筋的配置,对预应力RPC梁的极限承载力、抗裂性、运营阶段应力等进行验算;(2)进行张拉及静载试验。对铁路32m预应力RPC T形梁实梁进行力学性能测试,得到了该梁张拉阶段、加载阶段试验数据,并对该数据进行了分析,总体掌握了RPC梁试验加载条件下的工作性能,并为RPC梁的非线性有限元分析提供参数和数据支持;(3)应用ANSYS程序建立RPC梁的非线性有限元模型,通过与试验数据的对比,验证有限元模型的准确性和可行性;(4)运用ANSYS非线性有限元模型,对RPC梁进行全过程受力分析,得到RPC梁的抗裂安全系数和极限承载力安全系数,这对RPC梁的设计及应用具有重要的参考价值。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 活性粉末混凝土选题背景及研究意义
• 1.2 RPC的性能特点及国内外研究现状
• 1.2.1 RPC的性能特点
• 1.2.2 国外研究现状
• 1.2.3 国内研究现状
• 1.3 RPC的发展及应用前景
• 1.4 当前RPC研究中存在的关键技术问题
• 1.5 本文研究的主要内容及具体工作
• 第2章 32m预应力RPCT梁的设计及计算分析
• 2.1 设计理论及方法
• 2.2 材料参数
• 2.3 检算内容及其控制条件
• 2.4 梁截面设计
• 2.5 截面内力计算
• 2.6 预应力筋布置
• 2.7 主梁检算
• 2.7.1 截面强度检算
• 2.7.2 截面特性计算
• 2.8 本章小结
• 第3章 32m预应力RPCT形梁试验及结果分析
• 3.1 引言
• 3.2 RPCT形梁张拉阶段试验
• 3.2.1 试验仪器设备
• 3.2.2 试验测点布置
• 3.2.3 试验结果分析
• 3.3 RPCT形梁静载试验
• 3.3.1 试验目的
• 3.3.2 试验仪器设备
• 3.3.3 试验前期准备
• 3.3.4 试验测点布置
• 3.3.5 试验加载设计
• 3.3.6 加载测试结果分析
• 3.3.7 裂缝观测结果
• 3.4 自振频率测试结果
• 3.5 本章小结
• 第4章 预应力RPCT形梁非线性有限元分析
• 4.1 引言
• 4.2 有限元方法
• 4.2.1 有限元的发展及趋势
• 4.2.2 有限元的基本原理及实现
• 4.2.3 RPC有限元弹塑性分析方法
• 4.3 RPC非线性有限元分析
• 4.3.1 单元的选取
• 4.3.2 材料本构关系
• 4.3.3 建模、施加荷载及约束条件
• 4.4 数值计算结果及理论分析
• 4.4.1 RPC预应力梁体变形分析
• 4.4.2 RPC预应力梁截面应变分析
• 4.4.3 RPC预应力梁截面应力分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集