預應力混凝土結(jié)構(gòu)的剩余預應力對于結(jié)構(gòu)的安全性評估極其重要,是反映結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況的重要指標。它對構(gòu)件中裂縫的形成和發(fā)展,以及撓度的大小有著很大的影響,當預應力損失較為嚴重時,會對構(gòu)件的正常使用和壽命產(chǎn)生影響,甚至會發(fā)生安全事故。因此,只有準確獲得在役橋梁結(jié)構(gòu)中的剩余預應力值,才能對其現(xiàn)有承載能力進行評估,為橋梁的維修與加固提供可靠的依據(jù),為結(jié)構(gòu)的安全性提供保障。本文在查閱國內(nèi)外相關(guān)文獻的基礎(chǔ)上,采用混凝土應力釋放法,對一片跨徑為24.6 m的預應力混凝土T梁進行了ANSYS模擬,對影響應力釋放效果的因素進行了研究,同時進行了應力釋放法試驗。以期找到一種簡便、可靠的應力測試方法,得到應力零點的釋放深度,進而根據(jù)應力釋放前后的應力差來估算結(jié)構(gòu)的剩余預應力值,本文主要研究工作及結(jié)論如下:(1)建立三維實體有限元模型,模擬計算在跨中底部開環(huán)孔、方孔和開槽法三種情況下的應力釋放曲線。結(jié)果表明:采用切割兩條平行橫槽的效果與切割四條邊呈方孔以及環(huán)孔的效果是一致的,其應力釋放為零的深度為33 mm左右。(2)針對開槽法,分別研究了改變切割間距d、切割寬度t和切割位置時對測點縱向應力釋放速度的影響,結(jié)果表明:切槽寬度和切槽位置對應力釋放效果的影響不大,切割間距d直接影響測點的應力釋放速度。(3)建立了切割過程中測點縱向應力釋放至零的切割深度h與切割間距d之間的近似公式,即h≈(0.32~0.34)d。(4)根據(jù)模擬的結(jié)果對1/4跨、跨中和3/4跨梁底進行了開槽試驗,測量并記錄應力釋放前后應變的改變值,通過簡化的力學公式,計算出結(jié)構(gòu)的剩余預應力值。同時,為驗證模擬結(jié)果的可靠性,將試驗求得的剩余預應力反代入有限元模型中,得到測點未開槽時的應力值,與試驗值進行比較誤差均在10%以內(nèi),驗證了開槽法試驗的可靠性。
【學位單位】：石家莊鐵道大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TU378
【部分圖文】：

續(xù)表橋名 地理位置 建成年份 主橋跨徑/m 跨南京長江大橋北叉橋 江蘇 2001 165 金沙洲大橋 廣東 2003 138 王灌沖大橋 湖南 2009 125 惠州大橋 廣東 1989 124 鐙口黃河特大橋 內(nèi)蒙 2009 100 錢塘江二橋 江蘇 1992 80 來橋梁垮塌的事故時有發(fā)生，如圖 1-1 所示為預應力混凝土橋梁發(fā)在役預應力混凝土橋梁中剩余預應力的準確預測是急需解決的問系著結(jié)構(gòu)的安全性和使用壽命。由于預應力混凝土結(jié)構(gòu)受力復雜應力混凝土橋梁中剩余預應力的檢測目前仍然是一個較難解決的

很多橋梁不能滿足承載力和使用需求，危橋所占比重有所提升。相當一部分預應力混凝土橋梁處于“帶病”工作狀態(tài)，這將會對橋梁的安全使用產(chǎn)生很大的隱患。我國處于交通運輸業(yè)迅速發(fā)展的階段，為適應發(fā)展需求，大量的預應力混凝土橋梁都處于快速建設(shè)中。與此同時，一些在役橋梁在疲勞、荷載、外部環(huán)境腐蝕的作用下，產(chǎn)生了不同程度的損傷并降低了其承載能力[4]。對于一些大跨徑的橋梁結(jié)構(gòu)，其病害主要表現(xiàn)為跨中撓度增大、梁體開裂、預應力鋼筋外露被腐蝕等，如圖 1-2 所示。其中，跨中下?lián)蠒M一步增加梁底的開裂尺寸，導致混凝土保護層剝落、鋼筋銹蝕等，因此降低了橋梁的承載能力、縮短了使用壽命，使橋梁提前退出工作狀態(tài)。下面對幾座典型的預應力混凝土橋梁產(chǎn)生的病害進行介紹。

3.2 創(chuàng)建 T 梁整體模型本文基于混凝土應力釋放法對一片后張法預應力混凝土T梁進行ANSYS數(shù)值模擬。T 梁采用變截面形式，梁總長 24.6 m，計算跨徑為 23.8 m，上、下翼緣寬分別為 1.935 m 和 0.96 m，梁高 2.35 m。受拉區(qū)預應力筋采用曲線布筋，受壓區(qū)采用直線布筋，預應力筋共 9 束。主要設(shè)計參數(shù)如下：混凝土：彈性模量為 3.234×1010Pa，泊松比為 0.3，容重為 243kN/m 。預應力鋼筋：彈性模量為 1.764×1011Pa，每束孔道內(nèi)預應力筋的截面面積為 883.5 mm2，線膨脹系數(shù)為 1.0×10-5，泊松比為 0.3，位于受拉區(qū)的曲線預應力筋 N1、N2、N3、N4的張拉控制應力分別為 1100.26 MPa，1073.64 MPa，1131.32MPa，1100.26 MPa，受壓區(qū)直線預應力筋 N5的張拉控制應力 783.05MPa。普通鋼筋：彈性模量大小為 2.1×1011Pa，泊松比為 0.3，鋼筋的質(zhì)量密度為7 850 kg/m3。梁體橫截面尺寸及預應力筋的布置情況如圖 3-1、3-2、3-3 所示。

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本文編號：2817056