高桩码头预应力构件残余预应力检测技术研究与应用

作     者：邓雷飞 

作者单位：长沙理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：赵冲久;赵利平

授予年度：2011年

学科分类：081505[工学-港口、海岸及近海工程] 08[工学] 0815[工学-水利工程] 0824[工学-船舶与海洋工程] 0814[工学-土木工程] 082401[工学-船舶与海洋结构物设计制造] 

主      题：钻孔法 有限元分析 残余预应力 

摘      要：残余预应力是反映预应力混凝土构件工作性能的重要指标之一,但它本身就是一个未知参数,若能找到一种方法能较精确的检测出钢筋残余预应力,无论是对在役混凝土结构的性能评估、修复加固还是对拟建结构的设计、施工都具有指导意义。本文在有限元分析的基础上,利用钻孔法对高桩码头预应力构件残余预应力检测进行研究,试图寻找一种既简单实用又稳定可靠的方法检测钢筋残余预应力,为在役预应力梁工作性能作出较准确的评估。本文主要进行了以下工作: 1.建立预应力薄板模型分析预应力、孔尺寸及板尺寸与应力释放扰动值之间的关系,得出结论为:孔口扰动值与预应力大小无关;它在一定范围内随孔尺寸增大而增大;构件尺寸越大孔口扰动值越小,并且受构件最短边的影响最大。 2.基于有限元ANSYS建立预应力混凝土简支梁模型,采用生死单元法、2次加载法和位移平衡法。分析在预应力混凝土梁底钻孔（梁不受外荷载作用）时梁底混凝土表面应力释放规律。通过改变钻孔参数（孔径和深度）,分析出钻孔孔径和孔深都为50 mm时,由梁底中心轴距钻孔中心100 mm处的应变计算得的钻孔中心应力与实际施加应力吻合。由此确定钻孔的最佳孔径和深度都为50 mm,应变测量最佳贴应变片位置为梁底中心轴向距钻孔中心100 mm处,贴片方向为梁轴向工作应力方向。该结论对预应力梁残余预应力检测具有指导意义。 3.以钻孔法现场检测某高桩码头在役混凝土轨道梁残余预应力为例,描述了钻孔法检测残余应力的基本过程。根据实际情况对测得的平均应变进行了修正,然后计算出梁底中心混凝土正应力,并通过线性回归的方法计算出预应力梁钢筋残余预应力。最后将其与规范法计算出的钢筋残余预应力进行比较验证。 4.根据轨道梁残余预应力计算出最大开裂荷载,然后通过现役单、双门机包络图的计算,对轨道梁门机作业健康状况作出评估。根据包络图可知第1跨和第8跨跨中为轨道梁最不利位置,由此也可以确定轨道梁钻孔位置应选取在第1跨和第8跨跨中,因为这两跨的最易产生钢筋疲劳及裂缝。但其最大弯矩均未超出轨道梁的最大开裂荷载,因此判定该轨道梁在门机正常工作时是安全的。