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原文传递裂后预应力混凝土梁非线性力学行为研究

论文题名：	裂后预应力混凝土梁非线性力学行为研究
关键词：	公路桥梁;预应力混凝土结构;开裂现象;非线性力学行为;数值模拟
摘要：	随着公路桥梁建设的不断发展，目前预应力混凝土结构应用日趋广泛，然而，由于日益增加的交通量、超载现象严重、建设初始损伤、以及养护缺位等多种因素的共同影响下，使得在役预应力混凝土结构普遍存在开裂、下挠等结构损伤，这也导致了设计意义上的预应力结构与实际运营中的结构存在明显力学性能差异，这严重影响和威胁着我国在役梁桥的使用功能和安全运营，但是，目前国内外对预应力混凝土结构开裂后的力学性能的试验研究和理论分析相对滞后，因此揭示预应力混凝土结构开裂后的力学性能和劣化机理，对于正确评价在役混凝土桥梁的技术状态极为重要。本文结合2010年江西省交通厅科技计划项目《基于开裂试验的混凝土梁结构性能研究》，课题试验研究中结合我国公路桥梁建设中常用的30米预应力混凝土T梁，并按照相似关系换算为1：5缩尺比例6片预应力混凝土模型梁，结合模型试验和三维弹塑性实体有限元数值模拟，获取预应力混凝土梁三分点加载全过程的变形、应变、裂缝等结构响应发展规律，研究裂后预应力混凝土梁非线性力学行为，主要结论如下：　　（1）本文采用非线性有限元理论研究了有粘结预应力混凝土T型梁的受力性能，计算结果与试验结果吻合较好，说明，模型在考虑材料、几何非线性的前提下能够深入揭示混凝土和预应力筋应力变化，从而验证了模型中采用的单元类型、材料本构和破坏准则的可行性和合理性，也进一步明确了预应力混凝土T梁的开裂后力学性能和工作机理，为理论分析提供了参考依据。　　（2）结合6片试验梁的荷载挠度数据，可以算出基于跨中截面的等效抗弯刚度，得出有、无粘结形式试验梁在不同开裂程度下梁体的刚度退化规律。　　（3）根据试验梁荷载混凝土应变的数据，可以得出临近破坏荷载，顶缘混凝土应变达到最大，结合不同截面应变增长率可以看出，截面开裂越早，其上顶缘混凝土的应变增长率越大，并得出不同荷载阶段顶缘混凝土应变增长率-荷载的关系。　　（4）根据试验梁荷载的预应力筋应力增量的数据，可以得出，截面开裂越早，其截面上所布置预应力钢筋的应力增长率越大；结合不同国家规范计算无粘结预应力梁的极限应力，-2004JGJ92对极限应力增量的计算值同实测值相比有一定的安全储备，对设计而言更为安全合理。　　（5）根据试验梁的荷载与普通钢筋的应变增量的数据，可以得出，开裂后普通钢筋的应力重分布规律；试验梁截面开裂得越早，其截面上所布置的普通受压应变钢筋的应变增长率也越大。　　（6）基于试验梁荷载-挠度数据、荷载与平均裂缝宽度数据，推导出有、无粘结形式预应力梁体的剩余承载能力计算公式，并基于相似关系、相似理论推导出原型梁的承载能力评判模型，为在役预应力混凝土结构的运营和设计提供参考，具有重要的工程意义。
作者：	代涛
专业：	道路与铁道工程
导师：	胡志坚
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文