预应力叠合梁斜截面抗剪性能分析及计算方法探讨

论文摘要

预应力混凝土叠合梁由于其本身所具有的二次浇注、两阶段受力的特点使得其与一般混凝土整浇梁受力性能有所不同,主要表现为预制部分钢筋“应力超前”、混凝土“应变超前”及叠合部分混凝土“受压应变滞后”的现象。本文在国内外学者对叠合梁斜截面受力性能研究成果的基础上,较为系统的归纳了叠合梁的受力性能,如斜截面破坏机理、破坏型态、预制部分剪应力重分布及影响斜截面承载力的因素等。通过对前人研究成果的归纳总结发现：预应力叠合梁斜截面抗剪承载力的主要影响因素：预应力的作用、混凝土强度、叠合前后梁高αh、Ml与预制构件极限弯矩Mnl之比αM,及箍筋的作用等。运用非线性有限元软件对预应力叠合梁、普通叠合梁及一般混凝土整浇进行模拟计算,并对模拟结果进行了对比分析。通过ANSYS的全程模拟分析较为形象地得出预应力叠合梁预制部分预应力的分布现象、“荷载预应力”分布、预制部分混凝土及箍筋“应力超前”、后浇部分混凝土：“应变滞后”等特性。通过三种梁的对比分析得出外加预应力对叠合梁的“应力超前”现象有所缓解。本文在前人对预应力叠合梁抗剪承载力计算公式研究的基础上,运用ANSYS有限元法对35根预应力叠合梁,5根普通叠合梁及2根一般整浇梁进行了数值模拟,在数值模拟的基础上运用数学方法对预应力、混凝土强度、箍筋作用、叠合参数(αh,αM,)及剪跨比对叠合梁斜截面抗剪承载力的影响进行了分析。结合现行规范中规定的计算公式,提出了同时考虑预应力、混凝土强度及叠合参数等影响因素的斜截面承载力计算公式。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• Contents
• 插图清单
• 附表清单
• 第一章 绪论
• 1.1 混凝土叠合结构的基本概念和特点
• 1.2 混凝土叠合结构在国内外的研究现状
• 1.3 预应力在混凝土叠合结构中的应用及其工程优点
• 1.4 叠合结构在工程中应用的经济、社会及环境效益
• 1.5 课题研究的内容及意义
• 第二章 钢筋混凝土非线性有限元理论
• 2.1 钢筋混凝土非线性有限元理论的发展概况
• 2.2 混凝土的本构模型
• 2.2.1 混凝土单轴受压应力—应变关系
• 2.2.2 混凝土的破坏准则
• 2.3 钢筋的本构关系
• 2.4 钢筋混凝土非线性有限元模型
• 2.4.1 有限元模型在ANSYS中的实现
• 2.4.2 ANSYS中的钢筋混凝土材料模型
• 2.4.3 ANSYS在非线性求解时的收敛问题
• 2.4.4 ANSYS中的模拟技巧
• 2.5 本章小结
• 第三章 预应力混凝土叠合梁斜截面力性能分析
• 3.1 预应力混凝土叠合梁斜截面抗剪机理分析
• 3.1.1 预加应力对叠合梁斜截面抗剪承载力的有利贡献
• 3.1.2 一次受力对预应力叠合梁斜截面抗剪的有利影响
• 3.1.3 叠合受力后应力重分布效应
• 3.2 预应力叠合梁斜截面的破坏型态
• 3.3 预应力叠合梁斜截面承载力的影响因素
• 3.3.1 预应力的作用
• 3.3.2 箍筋的作用
• 3.3.3 混凝土强度的影响
• 3.3.4 叠合参数的影响
• 3.3.5 剪跨比的影响
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于ANSYS的预应力叠合梁非线性有限元分析
• 4.1 数值模拟
• 4.1.1 建立有限元模型
• 4.1.2 模型材料的选用
• 4.2 求解计算
• 4.2.1 ANSYS中的参数设置
• 4.2.2 有限元单元的划分
• 4.2.3 施加约束荷载及外加力
• 4.2.4 ANSYS求解
• 4.2.5 提取计算结果
• 4.3 ANSYS计算结果分析
• 4.3.1 预应力分布分析
• 4.3.2 荷载预应力分析
• 4.3.3 钢筋“应力超前”与混凝土“应变超前、滞后”现象分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 预应力叠合梁斜截面承载力计算方法的探讨
• 5.1 前人对预应力叠合梁斜截面承载力计算方法的研究
• 5.2 现行规范（GB50010-2002）对预应力叠合梁斜截面承载力计算的规定
• 5.3 本文对预应力叠合梁斜截面抗剪承载力计算方法的探讨
• 5.3.1 模拟方案的确定
• 5.3.2 影响因素分析
• 5.3.3 模拟结果分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介及攻读硕士学位期间发表的论文