【摘要】：隨著體內(nèi)外預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁施工技術(shù)的不斷提高,體內(nèi)外混合配束的預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁得到了越來越廣泛的應(yīng)用。目前對體內(nèi)外混合配束的預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁的研究主要集中在實驗方面,其理論分析相對較少,對該結(jié)構(gòu)的非線性受力性能缺乏相對清楚的認(rèn)知,不利于體內(nèi)外混合配束預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁結(jié)構(gòu)的推廣應(yīng)用。為此,本文基于層殼理論,編寫了一種鋼筋混凝土三維非線性有限元程序,對體內(nèi)外混合配束的預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁的工作狀態(tài)進(jìn)行了詳細(xì)分析,得到了普通鋼筋應(yīng)力、預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力隨著荷載增加的發(fā)展變化規(guī)律等。研究成果對實際的工程具有一定的參考價值。本文主要工作如下:(1)本文介紹了層殼等參元的基本理論,對退化層殼等參元的單元剛度矩陣進(jìn)行了推導(dǎo)。同時考慮混凝土和鋼筋的材料非線性效應(yīng),編寫了鋼筋混凝土三維非線性有限元程序。以某預(yù)應(yīng)力混凝土多T梁橋為實例,建立了多T梁的分析模型,并結(jié)合實驗數(shù)據(jù),驗證了該程序的可靠性。(2)根據(jù)鋼筋混凝土三維非線性有限元程序,分別設(shè)計了六種典型的加載工況,詳細(xì)探討了體內(nèi)外預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁撓度的發(fā)展、普通鋼筋應(yīng)力的發(fā)展、體內(nèi)以及體外預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力的發(fā)展。并詳細(xì)分析了箱梁橋在典型加載工況下,其破壞荷載、破壞特征及危險截面撓度隨著荷載增加的變化規(guī)律。(3)將預(yù)應(yīng)力鋼筋配束量相同,配束位置不同的體內(nèi)預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁進(jìn)行對比,討論了底板預(yù)應(yīng)力配筋和頂板預(yù)應(yīng)力配筋對結(jié)構(gòu)性能的影響。同時也將預(yù)應(yīng)力鋼筋配束量相同,配束位置不同的體內(nèi)預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁和體內(nèi)外混合配束的預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁進(jìn)行對比,研究了體內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼筋和體外預(yù)應(yīng)力鋼筋對結(jié)構(gòu)性能的影響。通過對相同配筋數(shù)量的體內(nèi)預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁和體內(nèi)外混合配束的預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁研究,得出體內(nèi)配筋的預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁的開裂荷載比體內(nèi)外混合配束的預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁的開裂荷載有所提高。但隨著外荷載的增加,兩者的極限荷載基本相同。(4)通過改變體內(nèi)外混合配束預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁的主要影響參數(shù),如:體內(nèi)外預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉控制應(yīng)力、體內(nèi)和體外預(yù)應(yīng)力鋼筋的數(shù)量以及縱向普通鋼筋的配筋率,來探討對結(jié)構(gòu)性能的影響。為改進(jìn)體內(nèi)外混合配束的預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供科學(xué)參考依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U441
【圖文】：

圖 2.10 有效應(yīng)力-總應(yīng)變關(guān)系曲線 圖 2.11 有效應(yīng)力-有效塑性應(yīng)變關(guān)系曲線在再加載期間，彈性變形特性被反映，直到達(dá)到相應(yīng)的后續(xù)屈服面。如果再加荷，就會出現(xiàn)彈塑性變形，此時根據(jù)各向同性強(qiáng)化的特點，隨著塑性變形的增大，后續(xù)屈服面也會相應(yīng)擴(kuò)大，鋼筋混凝土材料的屈服面如如圖 2.12 所示，反復(fù)加載下的混凝土一維應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系如圖 2.12 所示（圖中 和m 為拉伸鋼化參數(shù)，將在后續(xù)章節(jié)中進(jìn)行介紹）。對于強(qiáng)化模型，當(dāng)卸載時，按照初始彈性模量0E 的斜率線變化，再加載時則體現(xiàn)出彈性變形的特點，直到達(dá)到相應(yīng)的后繼屈服面。如若進(jìn)一步加載，則會出現(xiàn)彈塑性變形，此時根據(jù)等向強(qiáng)化的特點，隨著塑性變形增加，后繼屈服面也會相應(yīng)的膨脹�；炷敛牧鲜軓�(qiáng)化后的屈服面如圖 2.13 所示。卸載-加載0.3fcfc10.61.0fc初始屈服面后繼屈服面塑性極限屈服面

圖 2.10 有效應(yīng)力-總應(yīng)變關(guān)系曲線 圖 2.11 有效應(yīng)力-有效塑性應(yīng)變關(guān)系曲線在再加載期間，彈性變形特性被反映，直到達(dá)到相應(yīng)的后續(xù)屈服面。如果再加荷，就會出現(xiàn)彈塑性變形，此時根據(jù)各向同性強(qiáng)化的特點，隨著塑性變形的增大，后續(xù)屈服面也會相應(yīng)擴(kuò)大，鋼筋混凝土材料的屈服面如如圖 2.12 所示，反復(fù)加載下的混凝土一維應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系如圖 2.12 所示（圖中 和m 為拉伸鋼化參數(shù)，將在后續(xù)章節(jié)中進(jìn)行介紹）。對于強(qiáng)化模型，當(dāng)卸載時，按照初始彈性模量0E 的斜率線變化，再加載時則體現(xiàn)出彈性變形的特點，直到達(dá)到相應(yīng)的后繼屈服面。如若進(jìn)一步加載，則會出現(xiàn)彈塑性變形，此時根據(jù)等向強(qiáng)化的特點，隨著塑性變形增加，后繼屈服面也會相應(yīng)的膨脹�；炷敛牧鲜軓�(qiáng)化后的屈服面如圖 2.13 所示。卸載-加載0.3fcfc10.61.0fc初始屈服面后繼屈服面塑性極限屈服面

圖 2. 25 預(yù)應(yīng)力混凝土多 T 梁橋的截面圖/m因本次試驗需要足夠大的加載力，綜合考慮，決定通過鋼材自重來加載本次試驗。加載方為偏載加載，如圖 2.26 所示。圖 2. 26 鋼材沿橋面橫向布置2.5.2 驗證模型的建立預(yù)應(yīng)力混凝土多 T 梁橋是典型的工程薄壁結(jié)構(gòu)，采用殼單元模擬是適合的。梁體（主梁和隔板）共劃分成 715 個單元，2739 個節(jié)點。梁體的有限元模型如圖 2.27，隔板與頂板細(xì)部連如圖 2.28。每級加載 49.6t/20m 的均布荷載。橫向加載時，加載點為 T 梁肋板和頂板的交點（如圖 2.28 所示）。G1 G2 G3 G4 G5 G6G1G2G3G4G5G6

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本文編號：2765089