本文選題：混凝土薄壁箱梁 + 數(shù)值分析　； 參考：《湖南科技大學(xué)》2013年碩士論文

【摘要】：體外預(yù)應(yīng)力CFRP混凝土薄壁箱梁結(jié)合了體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的優(yōu)越性和CFRP材料的良好性能，符合環(huán)境保護和人類可持續(xù)發(fā)展要求。為其能推廣應(yīng)用于橋梁結(jié)構(gòu)提供理論依據(jù)，本文在體外預(yù)應(yīng)力CFRP混凝土薄壁箱梁抗彎性能試驗研究的基礎(chǔ)上，利用ANSYS軟件對試驗箱梁進行了全過程試驗?zāi)M和參數(shù)分析，主要研究成果如下： 1.利用ANSYS建立試驗箱梁有限元分析模型，分析得到的荷載-撓度曲線、荷載-CFRP應(yīng)力增量曲線以及跨中截面頂、底板混凝土應(yīng)變分布規(guī)律均與試驗實測值吻合較好。驗證了利用ANSYS軟件，選擇合適的單元模型和材料本構(gòu)關(guān)系可以較準確地模擬體外預(yù)應(yīng)力CFRP混凝土箱梁受力-變形全過程。 2.通過對CFRP筋初始張拉預(yù)應(yīng)力的參數(shù)分析得出：初始張拉預(yù)應(yīng)力從0.3fptk增加到0.65fptk，箱梁的開裂荷載提高幅度達96.4%，雖然CFRP筋的極限應(yīng)力增量有所降低，但其有效利用率在0.65fptk時達到97.5%，且反拱度滿足要求，使得CFRP筋的應(yīng)力得到了充分的發(fā)揮；且初始張拉預(yù)應(yīng)力的提高對箱梁剪力滯效應(yīng)有一定的抑制作用。建議試驗箱梁初始張拉預(yù)應(yīng)力控制在0.65fptk為宜。 3.通過對CFRP筋布置形式的參數(shù)分析得出：在初始張拉預(yù)應(yīng)力為0.3fptk的情況下且采用橫隔板式轉(zhuǎn)向塊時，單折線形式箱梁較雙折線形式箱梁的CFRP筋有效利用率有所降低。結(jié)合本次試驗箱梁的實際情況可知，，合理的轉(zhuǎn)向塊設(shè)置可以提高CFRP筋的有效利用率。 4.通過對跨高比的參數(shù)分析得出：跨高比增大使得開裂荷載、極限荷載均有所降低，相同變形情況下的CFRP筋的應(yīng)力增量減小，但極限應(yīng)力增量有所增加；跨高比增大，箱梁跨中截面剪力滯現(xiàn)象呈越弱趨勢。 5.通過對配筋率的參數(shù)分析得出：增大底板受拉縱筋配筋率對箱梁的開裂能力無明顯影響，可以提高箱梁的屈服荷載和極限荷載，但其極限撓度和CFRP筋的極限應(yīng)力增量降低；彈性范圍內(nèi)受拉縱筋配筋率的改變對箱梁底板剪力滯效應(yīng)的影響要大于頂板，但總體來說影響幅度都不是特別明顯；增大CFRP筋的配筋率可以適當提高箱梁的開裂能力和極限承載能力，但CFRP筋的極限應(yīng)力增量降低，不利于CFRP筋的有效利用。
[Abstract]:The externally prestressed CFRP concrete thin-walled box girder combines the advantages of external prestressing technology and the good performance of CFRP materials, and meets the requirements of environmental protection and human sustainable development. In order to provide the theoretical basis for its popularization and application in bridge structure, based on the experimental study of the flexural behavior of externally prestressed CFRP concrete thin-walled box girder, the full-process test simulation and parameter analysis of the test box girder are carried out by using ANSYS software. The main findings are as follows: 1. The finite element analysis model of test box girder is established by using ANSYS. The load-deflection curve, the load-CFRP stress increment curve and the strain distribution law of the top and bottom slab concrete are in good agreement with the measured values. It is verified that the whole process of stress and deformation of externally prestressed CFRP concrete box girder can be accurately simulated by choosing appropriate element model and material constitutive relation with ANSYS software. 2. By analyzing the parameters of the initial tensioning prestress of CFRP bars, it is concluded that when the initial tensioning prestress is increased from 0.3fptk to 0.65fptk, the crack load of box girder increases by 96.4m, although the ultimate stress increment of CFRP tendons decreases. However, the effective utilization ratio reaches 97.5 when 0.65fptk is used, and the inverse arch degree meets the requirements, which makes the stress of CFRP tendons fully play, and the increase of initial tensioning prestress can restrain the shear lag effect of box girder to a certain extent. It is suggested that the initial tensioning prestress of test box girder should be controlled in 0.65fptk. 3. By analyzing the parameters of CFRP tendons layout, it is concluded that when the initial tensioning prestress is 0.3fptk and the transversal plate steering block is adopted, the effective utilization ratio of CFRP tendons in single broken line box girder is lower than that in double broken line box girder. The reasonable setting of steering block can improve the effective utilization ratio of CFRP bars. 4. Through the parameter analysis of the ratio of span to height, it is concluded that the increase of the ratio of span to height makes the cracking load and ultimate load decrease, the stress increment of CFRP bars decreases under the same deformation condition, but the increment of ultimate stress increases, the ratio of span to height increases, and the ratio of span to height increases. The shear lag in the middle section of box girder is weaker. 5. Through the parameter analysis of the reinforcement ratio, it is concluded that increasing the reinforcement ratio of the tensile longitudinal reinforcement on the bottom plate has no obvious influence on the cracking ability of the box girder, which can increase the yield load and the ultimate load of the box girder, but the ultimate deflection and the limit stress increment of the CFRP steel bar decrease. The shear lag effect of box girder bottom plate is greater than that of roof plate when the reinforcement ratio of tensile longitudinal reinforcement is changed in elastic range, but the influence range is not especially obvious. The cracking capacity and ultimate bearing capacity of box girder can be improved by increasing the reinforcement ratio of CFRP bars, but the limit stress increment of CFRP bars is reduced, which is not conducive to the effective utilization of CFRP bars.
【學(xué)位授予單位】：湖南科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TU378.2

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本文編號：1945216