车载作用下预应力混凝土连续梁损伤演变的细观分析

发布时间：2020-07-03 05:12

【摘要】：预应力钢筋混凝土结构作为十九世纪的一项重大发明被广泛应用于各种复杂的结构,其破坏过程有复杂的应力-应变关系,已有的关于梁体破坏过程的模拟多是基于有限元的方法,将非均质的混凝土视为均质材料,并预先设定了试件中裂纹的发展方向,这种简化无法在细观层次准确模拟预应力混凝土连续梁内部损伤演变的全过程。针对室内试验和有限元方法的局限性,论文采用离散元的方法进行研究,将混凝土材料视为三相复合的非均质材料。运用颗粒流程序PFC~(3D)建立材料的细观模型,通过拟合材料宏观试验的应力-应变曲线标定其细观参数,分析摩擦系数、平行粘结半径及界面角度等细观参数对混凝土材料宏观性能的影响。基于已标定的参数建立了梁体的细观模型,采用等效荷载法施加预应力,模拟连续梁模型在车辆荷载作用下细观层次损伤的演变过程,得到了细观模型的损伤曲线。定义损伤变量,从细观层次对损伤进行初步分析,并研究车载等级、车速等部分宏观因素对损伤演变过程的影响。建立预应力混凝土连续梁的细观模型,模拟其在车载作用下产生宏观损伤的过程,分析细观层次损伤演变对宏观性能的影响,可为桥梁设计和施工方面提供参考。
【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】：2018
【分类号】：U441.4
【图文】：

实例图,桥梁,实例,裂纹

由于高强材料的使用，预应力混凝土连续梁结构以自重等优点而广泛应用于各类工程中[1-3]。期以来，预应力混凝土梁以其优良的性能、低廉的造价而广泛用建设中。制作混凝土梁时在受拉区施加了预应力，所以构件的强面都有较大的改善，而高强材料的使用，除了减轻自重外，还可抗疲劳能力[4-5]，预应力技术的发展也促进了大跨度桥梁结构体系发展。与此同时，在预应力混凝土桥梁方面又出现了很多新的形，不断刷新跨径记录。桥梁服役阶段，会受到诸如荷载、环境等因素造成的不利影响，体的内部出现损伤的积累，进而导致梁体的宏观性能退化，而裂安全最突出的一个因素，普遍出现在桥梁损伤中，如图 1-1 所示。得梁体在服役阶段抵抗荷载的能力降低，在极端条件下，还会引-7]。随着国家基础设施从大规模的建设阶段逐渐向大规模养护维修细观层次对结构的损伤原理进行研究是必要的，对于桥梁的养护要的实践意义。

混凝土材料,单位,研究材料

本身的非均匀性，结合现有的理论和试验结果，建立模型，从细观层次研究材料的力学性能和破坏过程，已经成为学者们研究材料及结构力学性能的主要研究手段之一。1.2.1 混凝土损伤细观分析理论研究现状受客观认识水平的限制，现有的损伤分析理论多假定介质均匀，基本不涉及其多相非均质性。为了研究混凝土材料在细观尺度下的复杂特征，1985 年 Roelfstra 将“细观这一概念引入到混凝土材料性能的研究中，之后 Van Mier 从宏观、细观和微观三个不同的尺度对混凝土的力学行为特征进行研究[16]，不同尺度的范围如图 1-所示。晶体原子结构水化硅酸钙混凝土颗粒实验室尺寸结构尺寸

【参考文献】