基于新本构的混凝土梁预应力损失识别方法

发布时间：2019-03-05 16:08

【摘要】：预应力混凝土梁中剩余预应力大小是反应结构安全状况的重要指标之一，因此对结构的预应力损失进行检测显得尤为重要。除了一些大型桥梁在建设初期通过在结构中预埋传感器的方法对结构实时检测的方法外，我国还有一大批预应力混凝土桥梁进入服役的中晚期，如何评估这些老桥中预应力损失的大小是预应力结构检测的关键。 相关研究理论表明：体内无粘结预应力梁自振频率不随预应力而改变。这与试验结果中梁的自振频率随预应力增大规律不符合。现有研究大都人为给出梁的刚度增大系数，缺乏理论依据与普遍适用性。 为了进一步寻找混凝土梁自振频率随着预应力变化而改变的主要原因，本文对大量混凝土实测应力-应变曲线进行了分析，基于混凝土受力后切线模量的变化规律提出了适用于预应力结构分析的混凝土新本构模型。该模型认为混凝土受压切线模量随着压应变的增大先线性变大后按二次抛物线规律减小，呈现两段式规律；受拉切线模量随着拉应变的增大分阶段单调线性减小，呈现三段式规律。通过大量的试验表明，这种本构关系是合理、准确的。利用这种新本构关系，能够很好地解释梁的动静力特性随预应力变化的规律。 针对有限元软件ANSYS在模态分析时对材料非线性特性不敏感的问题编写了参数化APDL程序，通过提取单元应力来修正材料切线模量的方式使该程序能够考虑混凝土材料的非线性特征。当在不同试验情况下把新本构关系运用到程序中计算时结果均和试验结果总体趋势吻合良好。 为了研究新本构对预应力混凝土梁的动静力特性的影响，本文对支座约束形式、梁体裂缝、预应力筋偏心距、梁的跨高比、混凝土的初始标准弹性模量和标准拐点应变等诸多因素进行了参数分析。分析表明，自振频率总体上呈现出随预应力增大先增大后减小的趋势，而在应变达到拐点应变之前，预应力梁的静刚度都会随着预应力的增大而提高。针对预应力能同时改变梁的动刚度和静刚度的规律，本文提出了实际工程中检测预应力损失大小的无损方法。
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【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U441

【参考文献】

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本文编号：2435080