公路预应力混凝土T梁工作性能及抗弯承载力研究

发布时间：2017-08-14 16:02

  本文关键词：公路预应力混凝土T梁工作性能及抗弯承载力研究

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【摘要】：随着我国桥梁事业的不断发展,预应力混凝土T梁在公路桥梁中的应用更为广泛。而其受力工作行为比较复杂,尤其是结构开裂以后,其抗弯刚度的变化,以及对承载能力的影响等都是工程技术人员极其关注的问题。尽管目前规范中已对预应力混凝土T梁有了详细的设计方法,但是现场实际制梁受多种因素影响,是否能达到要求很少进行试验验证;受研究加载条件限制,以及试验成本的约束,实际足尺梁的试验还比较少,因此,本文对现场实际预制T梁进行试验研究具有重要的工程意义。本文选取现场预制计算跨径为28.8 mT梁为研究对象,通过全过程加载静力破坏试验和ANSYS软件模拟仿真分析,研究其正常使用工作状态和破坏阶段特征,主要进行了以下工作:(1)总结桥梁结构常用的短期刚度计算方法,主要包括直线双线性法、曲率积分法、有效惯性矩法、《部分预应力混凝土设计建议》法、刚度解析法、桥梁设计规范法等,选用工程中常用的直线双线性法和桥梁设计规范法,分别计算试验梁的抗弯刚度值,并与试验实测推算的抗弯刚度进行比较,得出计算值与试验推算值具有较好的一致性。(2)对试验梁进行静载试验。在试验之前,根据桥梁设计参数计算出试验梁的开裂荷载和极限荷载,以便设定静载试验加载循环。试验过程中,详细观察试验梁从初始状态至破坏全过程的工作行为,并记录其加载过程中的变形、典型截面应变、裂缝产生发展变化等相关数据,试验结果表明该梁工作状态可划分为三个阶段,工作性能与现行规范基本一致,应变符合平截面假定要求等。(3)运用软件ANSYS模拟试验梁破坏全过程。合理定义T梁的各种参数,建立其三维模型,模拟试验加载全过程,得到加载过程中梁变形规律、开裂荷载、极限荷载等。并将模拟计算结果与现场试验值进行比较分析,验证了ANSYS建模的可靠性和结果的准确性。(4)通过对试验梁刚度变化规律、极限荷载等的对比,证明了该T梁具有良好的工作性能和足够的安全储备,符合设计要求。
【关键词】：预应力混凝土T梁 抗弯刚度 静载试验 抗弯承载力 裂缝
【学位授予单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U441;U448.35
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 预应力技术发展史9-10
• 1.2 预应力混凝土结构概述10-13
• 1.2.1 结构分类10-11
• 1.2.2 预应力混凝土结构的三种概念11-12
• 1.2.3 预加应力主要方法12-13
• 1.3 预应力混凝土结构研究情况分析13-14
• 1.3.1 承载能力研究分析13
• 1.3.2 预应力混凝土结构抗弯刚度研究分析13-14
• 1.4 本文主要研究内容14-16
• 第二章 预应力混凝土结构受力分析及试验梁计算16-34
• 2.1 预应力混凝土受力分析16-19
• 2.1.1 概述16-18
• 2.1.2 受力分析18-19
• 2.2 承载能力计算基本假定19-21
• 2.3 短期挠度计算方法21-24
• 2.3.1 直线双线性法21-22
• 2.3.2 曲率积分法22
• 2.3.3 有效惯性矩法22-23
• 2.3.4 《部分预应力混凝土设计建议》法23
• 2.3.5 刚度解析法23
• 2.3.6 桥梁设计规范法23-24
• 2.3.7 其它算法及总结24
• 2.4 试验T梁概况24-28
• 2.5 试验梁荷载计算28-33
• 2.5.1 开裂弯矩28-32
• 2.5.2 截面抗弯承载力32-33
• 2.6 本章小结33-34
• 第三章 静载试验34-50
• 3.1 工程概况34
• 3.2 试验方案34-39
• 3.2.1 试验前准备35-37
• 3.2.2 试验测点布置37-38
• 3.2.3 加载循环设定38-39
• 3.3 静载试验结果39-49
• 3.3.1 挠度测试结果39-44
• 3.3.2 应变测试结果44-48
• 3.3.3 抗弯刚度分析48-49
• 3.3.4 裂缝变化49
• 3.4 本章小结49-50
• 第四章 试验梁仿真模拟分析50-62
• 4.1 有限元模型50-52
• 4.1.1 预应力混凝土结构有限元模型50-51
• 4.1.2 单元介绍51-52
• 4.2 材料本构关系52-57
• 4.2.1 混凝土本构关系52-55
• 4.2.2 钢筋本构关系55-57
• 4.3 混凝土裂缝模拟分析57-58
• 4.4 施加外荷载58
• 4.5 ANSYS仿真计算结果分析58-61
• 4.5.1 挠度计算结果58-59
• 4.5.2 应变计算结果59-61
• 4.5.3 裂缝结果61
• 4.6 本章小结61-62
• 第五章 数据比较分析62-68
• 5.1 试验结果与ANSYS计算结果对比62-63
• 5.1.1 结果对比分析62-63
• 5.1.2 主要结论63
• 5.2 抗弯刚度计算方法对比63-66
• 5.2.1 实测刚度数据处理63-64
• 5.2.2 桥梁设计规范法64
• 5.2.3 直线双线性法64-66
• 5.3 试验梁抗弯承载能力性能分析66-67
• 5.4 本章小结67-68
• 第六章 结论与展望68-70
• 6.1 结论68-69
• 6.2 展望69-70
• 参考文献70-73
• 致谢73-74
• 个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文74

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本文编号：673475