体外预应力混凝土桥梁的抗弯性能分析

作     者：曾永革 

作者单位：长沙理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李传习

授予年度：2007年

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：体外预应力 抗弯性能 有限元 节段施工 影响因素 塑性铰 简化计算 

摘      要：体外预应力混凝土结构有着体内预应力结构无法比拟的优点。节段施工的体外预应力混凝土结构能够把悬臂施工和体外预应力技术很好地结合起来,并能实现工厂化预制和工业化施工。目前,无论是加固维修工程,还是新建工程,体外预应力均得到了越来越广泛的应用。 本文在前人工作的基础上,编写了能够对整体施工和节段施工的体外预应力混凝土梁的抗弯承载力进行全过程分析的平面杆系有限元程序。该程序具有以下特点: 1、建立了能够模拟节段施工体外预应力混凝土梁的接缝力学性能的单元模型,指出了接缝位置处的单元与普通梁段的单元并没有本质的不同,所不同的只是决定梁单元刚度亦即参与工作的材料有所不同,而节段施工的体外预应力梁所表现出来的与整体施工梁不同的力学行为皆缘于此。 2、考虑了结构的几何非线性和材料非线性,考虑了体外预应力结构特有的二次效应的影响和节段施工体外预应力混凝土梁特有的接缝所带来的非线性。 3、在考虑几何非线性时采用CR列式法和增量迭代混合法,在考虑材料非线性求单元截面刚度时采用条带法分层积分,截面的应变在正常情况下采用Craston方法求得,对于用Craston方法不受敛的情况,提出用加速搜索区间法和二分法相结合求得相应的截面应变。 结合编程实践,本文讨论了编写考虑几何非线性和材料非线性的平面杆系有限元程序应该注意的一些问题,并应用所编的程序,对体外预应力混凝土梁的抗弯性能进行了普通钢筋配筋率、体外索的初始张拉力、体外索的配筋形式、转向块的布置和节段的数目等五个影响因素的分析,得出了一些有益的结论。 最后,基于抗弯承载力极限状态下的简支梁可视为梁体绕跨中等曲率塑性铰发生刚性转动的假设,推导了在各种转向块布置情况下求体外预应力筋的变形和梁的跨中挠度,进而求得梁的极限弯矩的简化公式。