模拟酸雨腐蚀下预应力混凝土梁受力性能的数值模拟

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1、分类号______________________________密级______________________________ＵＤＣ______________________________编号______________________________全日制专业学位硕士论文模拟酸雨腐蚀下预应力混凝土梁受力性能的数值模拟学位申请人：陈子超学科领域：建筑与土木工程校内导师：许开成教授校外导师：刘为民教授级高工答辩日期：2018.6.3独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行

2、的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表和撰写的研究成果，也不包含为获得华东交通大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人签名_______________日期____________关于论文使用授权的说明本人完全了解华东交通大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用

3、影印、缩印或其他复制手段保存论文。保密的论文在解密后遵守此规定，本论文无保密内容。学生本人签名日期校内导师签名日期校外导师签名日期摘要模拟酸雨腐蚀下预应力混凝土梁受力性能的数值模拟摘要预应力混凝土发展的近70年以来，预应力混凝土结构以其采用较高强度等级混凝土和抗裂性能，已经广泛运用于跨海大桥、隧道、码头、工业建筑、高速公路和高速铁路等重大工程。随着人类工业化进程，能源的持续消耗，已经对自然环境造成了不小的破坏，其中，酸雨对于混凝土结构的侵蚀作用已经十分严重，国内外基于混凝土和预应力筋腐蚀的预应力混凝土

4、结构的受力性能研究较少，关于酸雨腐蚀下预应力混凝土梁受力性能的数值模拟更是鲜有探讨。为了研究酸雨腐蚀下预应力混凝土梁受力性能的数值模拟，本文对腐蚀后的混凝土棱柱体试块进行单轴受压应力-应变试验，研究在模拟酸雨环境腐蚀后混凝土棱柱体试块的力学性能劣化规律。通过ANSYS有限元数值分析对预应力混凝土梁纯弯性能和抗震性能进行研究分析，将试验值和模拟值对比，验证了模型的有效性，并进行参数分析。本文的主要研究工作如下：（1）根据江西近十年来的降雨情况配置模拟酸雨溶液，并制作84个混凝土棱柱体试块对其浸泡腐蚀，与

5、课题组进行的预应力混凝土梁通电腐蚀试验同期进行。待混凝土棱柱体试块达到腐蚀龄期后进行单轴受压应力-应变试验，分析腐蚀后混凝土的表观特征、轴压破坏特性以及测得的腐蚀混凝土受压应力-应变曲线以及弹性模量。对受压应力-应变曲线的特征值，如峰值应力、峰值应变、极限应变、弹性模量进行多元回归分析，拟合得到曲线特征值在不同混凝土强度和不同腐蚀龄期下的对应关系方程。并对混凝土棱柱体试块的应力-应变曲线进行拟合，为后续梁构件的纯弯试验和低周反复加载试验的模拟打下基础。（2）介绍了有限元分析软件ANSYS的建模方法和选

6、用的材料单元模型，并对本课题组同期进行的预应力混凝土梁纯弯试验进行ANSYS数值模拟，确定了有限元模型建立时的参数选择以及边界条件，将腐蚀混凝土试验得到的轴心受压应力-应变曲线特征值代入模型中，并对数值模拟的结果与试验值进行对比，通过对比裂缝分布图、VonMises应力云分布图、以及预应力混凝土梁的跨中荷载-位移曲线，验证模型的有效性。并对验证后的模型进行了参数分析，从混凝土强度、非预应力筋强度以及初张拉力三个变量分析预应力混凝土梁纯弯性能。（3）对本课题组同期进行的预应力混凝土低周反复试验进行ANS

7、YS数值模拟，确定了有限元模型建立时的参数选择以及边界条件，将腐蚀混凝土试验得到的本构曲线特征值代入模型中，并对数值模拟的结果与试验值进行对比，通过对比滞回曲线、骨架曲线、耗能能力来验证了模型的有效性。并对验证后的模型进行参数分析，从非预应力筋I摘要强度、钢绞线腐蚀率、混凝土强度以及初张拉力四个变量分析预应力混凝土梁的抗震性能。关键词：预应力混凝土梁，酸雨，本构关系，有限元，受弯性能、抗震性能，参数分析IIABSTRACTNumericalsimulationofperformanceofprestr

8、essedconcretebeamsunderacidraincorrosionABSTRACTThedevelopmentofprestressedconcreteinrecent70years,theprestressedconcretestructurewithitsuseofhighstrengthconcreteandcrackresistance,hasbeenwidelyusedinbridge,tunnel,wharf,industria