基于基于混凝土力学的预应力构件性能研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文基于混凝土力学的预应力构件性能研究姓名：陈群清申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：龙炳煌20070401摘要预应力混凝土构件在建筑、桥梁等工程领域有着十分广泛的应用，因其施加预应力后可采用较小截面尺寸，能显著减轻结构自重，故而广泛应用于大跨度结构。预应力混凝土构件正截面承载力计算是预应力构件设计的基础，现行混凝土结构设计规范正截面承载力计算公式是基于试验得出的，在实际应用中其合理性得到了检验，但其缺乏明确的力学概念，不易理解。本文运用混凝土力学方法，在正截面承载力计算相关假定

2、的基础上，建立预应力混凝土轴心受拉和受弯构件正截面承载力计算的物理条件、几何条件和平衡条件，根据受力变形不同阶段的特点，联立解方程得到相关物理量的计算公式。文中还用有限元软件ANSYS模拟了预应力混凝土梁从施加预应力到破坏的全过程，得到了荷载一挠度曲线，还就中美两国规范在预应力混凝土构件承载力计算及设计方面的异同进行了对比，最后将上述研究成果整理成预应力混凝土构件正截面承载力计算的网络课程文本。在分析过程中得出以下结论：I．运用混凝土力学方法得到了预应力混凝土轴心受拉构件的消压轴力、开裂轴力和极限承载力公

3、式，并发现构件开裂瞬间的应变增量和预应力钢筋的应力增量由于预应力的施加，相对于钢筋混凝土构件都有所减小。2．运用混凝土力学方法得到了预应力混凝土受弯构件的消压弯矩、开裂弯矩和极限承载力弯矩计算公式，并与规范介绍的计算公式进行了比较，两者计算结果比较接近。3．运用有限元软件分析了预应力混凝土梁从施加预应力到破坏的全过程，预应力作用下的反拱，自重作用下跨中挠度减小，荷载作用下跨中挠度为零、混凝土开裂、预应力钢筋屈服、构件破坏等特征点的荷载值均可与理论值进行验证。4．通过中美规范在预应力混凝土受弯构件正截面承载

4、力计算及截面设计方面的对比，得出材料用量及安全储备方面的差别。’5．基于以上研究编写的预应力混凝土构件正截面承载力网络课程以混凝土力学方法为先导，规范和有限元仿真试验为辅，实现了与传统教材不同的课程体系及内容。关键词：预应力混凝土混凝土力学有限元中美规范网络课程AbstractPrestressedConcretestructureshavebeenwidelyusedinmanyengineeringareassuchasbuildingandbridgeen百neering．Prestressedco

5、ncretememberscallreducethesectiondimensionandlightenself-weightobviouslyafterapplicationofprestress．Sotheywidelyusedforlargespanstructures．Normalsectionsirengthencalculationoftheprestressedconcretememberisthebasementofsectiondesign．Theformulasfornormalsec

6、tionstrenmhencalculationintheCodearebasedonexperiments．Althoughtheformulasaretestedbyrealengl’neering,theformulaisabsenceoftheelearmechanicalConceptanddifficulttounderstand．Basedonthenormalsectioncalculationassumptionandappliedwithconcretemechanicsmethod，

7、normalsectionphysiculConditionandgeometricconditionandequilibriumconditionhavebeenestablished．Accordingtothedifierentbehavio体ofthememberstrainphases，wecanobtainphysicalvaluesthroughsolvingthethreeconditionssimultaneously．ANSYShasbeenusedtosimulatetheprest

8、ressedconcretebeamfromapplicationofprestresstodamageofmember,andload—deflectioncurvehasbeenobtained．ThethesisalsocomparedChinesecodewithUScodeinstrengthencalculationandsectiondesignofprestressedconcrete．～ltlleresulI