c弯曲孔道内接触应力 预应力摩阻损失及张拉伸长量分析

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1、独创性声明本人声明，所呈交的论文是我个人在导师指导下进行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或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。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。obII．3-．劢学位论文使用授权书本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权武

2、汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息服务。(保密的论文在解密后应遵守此规定)研究生(签名)：彳：劲幻肟导师(签名)_露墨卒日期习∥．f幻武汉理工大学博士学位论文于两芰预应力技术以其优异的性能在桥梁工程领域得到了日益广泛的应用。在弯曲孔道，预应力钢束与混凝土之间的接触有两个值得深入探讨的问题：一方面，由于张拉力的径向分量将钢束压向混凝土，

3、需要正确分析接触区域的压力分布规律，以校核混凝土的局部应力；另一方面，接触压力引起较大的孔道摩阻力，需要准确计算钢束预应力损失及伸长量。目前，对于弯曲孔道钢束与混凝土的接触问题，国内外鲜有专项的理论和实验研究，其规律并未被充分认识，甚至还存在某些误解。本文在弹性接触理论分析的基础上，设计并完成了结合比拟法思路的CT模型实验，利用ANSYS有限元软件计算得到了弯曲孔道钢束与混凝土接触应力的分布规律，并深入探讨了弯曲孔道的预应力摩阻损失规律，对长弯预应力束及大吨位小半径U型预应力束的伸长量问题提出了解释。论文

4、研究工作的主要内容和成果如下：(1)总结了弯曲孔道预应力钢束与孔壁混凝土接触问题的特点，提出将其简化为两个平面接触问题：对孔道横截面内的接触，提出了基于垫层假设的赫兹接触应力计算方法；对孔道中心线所在平面的接触，采用弹性半空间线荷载理论证伪了法向压力均布假设，提出了可能的三种非均布假设并分别推导了压力分布函数。(2)设计并成功实施了对弯曲孔道接触的模拟实验，运用CT技术及ANSYS软件计算得到了所需的接触区应力值，分析讨论了转角、曲率半径、索拉力、摩擦等因素与法向应力分布的关系。通过应力数据的拟合，证实在

5、孔道弯曲角度较小的情况下，法向接触压力接近余弦函数分布。基于以上成果，对体外预应力束转向结构进行了局部应力分析。(3)分析指出了现行桥规的纯弯曲孔道预应力摩擦损失公式存在的缺陷，推导了三种非均匀分布与均匀分布下的摩擦力计算式，通过比较证明：规范对弯曲接触摩擦估计偏大；当孔道转角较小时，桥规预应力摩擦损失公式近似适用。基于现代固体摩擦的基础理论指出库仑摩擦定律有其适应范围，通过实桥弯曲孔道的沿程预应力试验分析，对曲线段预应力损失及摩擦系数的变化规律进行了分析。并提出因孔道质量过低引起的阻力是引起孔道摩阻力的

6、第三因素，建议规范予以单独考虑。(4)针对小半径u形预应力束实测伸长量超标的问题，分析提出了三种因武汉理工大学博士学位论文素：钢绞线受力不均；孔壁径向位移；实际摩擦力小于理论计算值。结合实例计算了三种因素造成的额外伸长，对三种因素进行了影响程度分析，并提出了相关的控制措施。关键词：混凝土弯曲孔道，接触压力分布，CT技术，预应力损失，伸长量武汉理工大学博士学位论文ABSTRACTPre-stresstechnologyhasbeenwidelyusedinbridgeengineeringfieldfori

7、tssuperiorperformance．Therearetwoaspectsworthyoffurtherexplorationaboutthecontactproblembetweenpre-stressingsteelstrandandconcreteinbendingduet．Ontheonehand，sincetheradialcomponentofthetensileforceofsteelbeamtoconcretepressure，weneedtocorrectlyanalyzethep

8、ressuredistributionofcontactareatocheckthelocalstressofconcrete．Ontheotherhand，sincecontactpressureleadtorelativelylargechannelfriction,weneedtoaccuratelycalculatethevalueofpre-stressinglossandelongation．Currently,t