钢筋混凝土梁桥受力性能的敏感性分析及应用研究

论文摘要

在对钢筋混凝土梁桥进行承载力评定的方法中,荷载试验法的可信度最高,但这种方法费时费力,代价高昂,而且在试验过程中,需要封闭交通。本文探讨了一种能够部分或全部代替荷载试验的方法,即根据桥梁无损检测数据,运用有限元分析软件ANSYS模拟钢筋混凝土梁桥的荷载试验,进而对其承载能力和运营状态进行评价。主要内容和结论如下:1.研究了钢筋混凝土非线性有限元理论和ANSYS中用于模拟混凝土的Solid65单元,并推导了钢筋混凝土单元刚度矩阵和整体刚度矩阵,据此得出在钢筋混凝土结构模拟过程中的各种影响参数。2.在分析钢筋混凝土梁试验数据的基础上,运用ANSYS对其受力状态进行模拟,据此提出参数确定方法。本文运用ANSYS对一片钢筋混凝土试验梁在各荷载等级下的挠度和应变进行模拟,将模拟值和试验值进行对比,发现模拟应变值和实测应变值较为接近,而模拟挠度值和实测挠度值差别较大。本文就影响刚度大小的因素进行分析,得出混凝土强度和钢筋的面积对模型的刚度有较大影响,而其它参数对刚度的影响较小。根据分析结果,本文提出一种参数确定方法,即在不同的受力阶段,采用不同的参数模拟钢筋混凝土结构的受力情况,根据钢筋混凝土结构的损伤情况确定强度折减系数和加强系数,并最终确定参数的取值。这种方法在弹性阶段可以得到相对准确的结果。3.结合某钢筋混凝土简支板梁桥的荷载试验,运用本文提出的参数确定方法,对其进行数值模拟,得到的模拟结果和实桥试验结果较为吻合,表明运用有限元分析软件ANSYS模拟钢筋混凝土梁桥的荷载试验是基本可行的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国内研究现状
• 1.2.2 国外研究现状
• 1.3 本文的研究意义与主要内容
• 1.3.1 研究意义
• 1.3.2 主要内容
• 第二章 钢筋混凝土有限元分析基本理论
• 2.1 引言
• 2.2 钢筋混凝土有限元分析基本理论
• 2.2.1 混凝土材料的本构关系
• 2.2.2 钢筋的本构关系
• 2.2.3 裂缝模型
• 2.2.4 钢筋混凝土有限元模型
• 2.2.5 SOLID65 单元
• 2.2.6 钢筋混凝土单元刚度矩阵推导
• 2.3 影响钢筋混凝土结构刚度大小的因素分析
• 2.3.1 影响钢筋混凝土结构单元刚度大小的因素
• 2.3.2 影响钢筋混凝土结构整体刚度大小的因素
• 第三章 钢筋混凝土梁ANSYS 分析实例
• 3.1 引言
• 3.2 钢筋混凝土梁试验
• 3.3 钢筋混凝土梁ANSYS 模型
• 3.3.1 前处理（PREP7）
• 3.3.2 求解
• 3.3.3 后处理
• 3.4 各种因素对模拟刚度的影响
• 3.4.1 混凝土弹性模量
• 3.4.2 裂缝开裂时裂面剪力传递系数
• 3.4.3 裂缝闭合时裂面剪力传递系数
• 3.4.4 泊松比
• 3.4.5 钢筋面积
• 3.5 重新模拟钢筋混凝土梁
• 3.6 本章小结
• 第四章 钢筋混凝土梁桥承载能力评定实例
• 4.1 引言
• 4.2 静载试验
• 4.2.1 工程概况
• 4.2.2 试验方案
• 4.3 有限元模型
• 4.4 结果分析
• 4.4.1 挠度分析
• 4.4.2 应变分析
• 4.4.3 裂缝开裂分析
• 4.4.4 桥梁承载能力评价
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研项目