体外预应力混凝土简支梁承载能力极限状态下的受弯性能研究

发布时间：2018-12-27 17:03

【摘要】：体外预应力混凝土结构最大特点是预应力筋布置在梁体外侧,仅在锚固端或转向块处与结构相连。与体内预应力混凝土结构相比,它具有简化张拉程序、减少摩阻损失、便于浇筑、更换及检查体外钢筋方便等优点,已广泛应用于工程实践,但其理论研究尚未完善。本文在已有研究成果的基础上,研究了体外预应力混凝土简支梁在承载能力极限状态下的受力计算方法,主要工作有：1、分析总结了体外预应力混凝土简支梁达到承载能力极限状态时的受力特点及影响其受力性能的主要因素。2、分析了体外预应力混凝土结构与普通体内有粘结、无粘结预应力混凝土结构以及斜拉索预应力结构的差别及其优缺点。3、利用ANSYS软件,考虑材料非线性和几何非线性,对体外预应力混凝土简支梁进行了有限元模拟分析,通过计算值与试验值的对比,验证了用有限元程序分析体外预应力混凝土简支梁力学性能的可行性,计算数据可作为试验数据的补充。4、根据混凝土塑性铰理论,研究了梁整体变形和体外预应力筋变形之间的耦合关系,在分别假设承载能力极限状态下梁体变形为折线和弧线两种情况下,推导了无转向块且直线布筋梁、一个转向块且直线布筋梁、两个转向块且直线布筋梁、一个转向块且折线布筋梁和两个转向块且折线布筋梁五种情况的体外预应力混凝土梁在承载能力极限状态下的受力计算公式并提出了相应的求解方法(以下分别简称为折线法与弧线法)。然后用这两种方法分别对国内外5根不同布筋形式的体外预应力混凝土试验梁进行了计算,并与试验值比较,以研究该计算方法的适用性。5、建立了考虑二次效应影响的体外预应力混凝土梁极限抗弯承载力计算公式。运用本文所建立的折线法和弧线法,在考虑二次效应和不考虑二次效应两种情况下,分别对同一根试验梁进行了计算,以分析二次效应对体外预应力混凝土梁极限承载力的具体影响。
[Abstract]:The most important feature of external prestressed concrete structure is that the prestressed tendons are arranged outside the beam body and connected to the structure only at the anchor end or steering block. Compared with the internal prestressed concrete structure, it has the advantages of simplifying the stretching procedure, reducing the friction loss, facilitating the pouring, replacing and checking the external reinforcing bar, etc. It has been widely used in engineering practice, but its theoretical research is not perfect. Based on the existing research results, this paper studies the calculation method of external prestressed concrete simply supported beam under the limit state of bearing capacity. The main work is as follows: 1. This paper analyzes and summarizes the stress characteristics of externally prestressed concrete simply supported beams when they reach the ultimate state of bearing capacity and the main factors affecting their mechanical properties. 2. The bond between external prestressed concrete structures and ordinary concrete structures is analyzed. The differences between unbonded prestressed concrete structures and cable-stayed prestressed structures and their advantages and disadvantages. 3. Using ANSYS software, considering material nonlinearity and geometric nonlinearity, finite element simulation analysis of externally prestressed concrete simply supported beams is carried out. By comparing the calculated value with the experimental value, the feasibility of using finite element program to analyze the mechanical properties of externally prestressed concrete simply supported beam is verified. The calculated data can be used as a supplement to the experimental data. 4. According to the theory of concrete plastic hinge, The coupling relationship between the whole deformation of beam and the deformation of external prestressing tendons is studied. Under the assumption that the deformation of beam body is broken line and arc under the limit state of bearing capacity, the beam with no steering block and straight line is deduced. One steering block and a straight-line stiffened beam, two steering blocks and a straight-line stiffened beam, The stress calculation formulas of external prestressed concrete beams with one steering block and broken line reinforced beam and two steering blocks with broken line reinforcement beam under the limit state of bearing capacity are presented and the corresponding solution methods are presented (respectively). Abbreviated as the broken line method and the arc method). Then, five externally prestressed concrete test beams with different types of tendons are calculated by using these two methods, and compared with the experimental values, the applicability of the calculation method is studied. A formula for calculating ultimate flexural capacity of externally prestressed concrete beams considering secondary effect is established. By using the broken line method and the arc method established in this paper, the same test beam is calculated under the condition of considering the quadratic effect and not considering the quadratic effect. The effect of secondary effect on ultimate bearing capacity of externally prestressed concrete beams is analyzed.
【学位授予单位】：福州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U441

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本文编号：2393348