基于PFC的钢筋混凝土梁极限承载力研究.pdf

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1、分类号:U44;U4510710-2015121091硕士学位论文基于PFC的钢筋混凝土梁极限承载力研究杜隆基导师姓名职称黄平明教授申请学位类别全日制学术硕士学科专业名称桥梁与隧道工程论文提交日期2018年4月20日论文答辩日期2018年5月12日学位授予单位长安大学StudyonultimatebearingcapacityofreinforcedconcretebeamsbasedonPFCAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：DuLongjiSupervisor：HuangPingmingChang’anUniversi

2、ty,Xi’an,China论文独创性声明本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：年月日论文知识产权权属声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。（涉密论文在解密后应

3、遵守此规定）论文作者签名：年月日导师签名：年月日摘要桥梁的极限承载能力作为热点问题而备受国内外学者关注。到目前为止，对既有桥梁的承载力评定一般通过荷载试验、有限元建模等方法进行，存在着成本高、过程复杂、计算精度不高、荷载-位移曲线不完整等局限。针对这类高度非线性问题，离散元法的发展与成熟为之提供了新的研究思路。本文引入颗粒流理论PFC来研究钢筋混凝土梁的极限承载能力。首先，总结了颗粒流理论的创立、发展和优缺点；然后，在前人研究和大量数值模拟试验的基础上提出了细观参数标定的优化过程；并且对C30混凝土进行了参数标定，通过PFC建立标准试件的单轴压缩仿真试验结合过镇海试验的荷载-位移

4、曲线和裂缝开展情况对仿真计算结果进行了校验，验证了标定结果的可靠性；在标定钢筋的细观参数时，提出了新的标定流程，而且由于平行粘结模型无法展现屈服段，二次开发了平行-屈服粘结模型，用来模拟钢筋的特性，并标定了R235钢筋的细观参数。在进行钢筋混凝土梁桥的极限承载力仿真试验之前，进行了素混凝土梁的抗弯和抗剪试验研究，分析了两个试验模型的裂缝发展过程和荷载-位移曲线，并进行了解析解验证，结果证明用PFC仿真模拟混凝土试件抗弯、抗剪试验是合理的。在此基础上，设计了带缺口的钢筋混凝土梁的裂缝发展试验，共分为10种工况，缺口梁依据分布位置和倾角分类。对比了各工况下梁的裂缝发展情况，发现缺口越

5、靠近跨中，裂缝越长而宽，反之裂缝短而细，但是数量较多。同时缺口倾角越接近90°，越容易产生长而宽的裂缝。除此之外，本文还设计了钢筋混凝土梁的极限承载力试验，计算出的无缺口梁极限承载力与规范解析解误差为2.67%，对无缺口梁的荷载-位移曲线分四个阶段进行了分析，在第三阶段的曲线发生了波动现象，针对荷载-位移曲线的波动性特点，给出了两种原因，其一是加载速率，其二是由颗粒单元相对位置变动，均通过仿真试验或解析解进行了验证。关键词：钢筋混凝土梁，PFC，离散元法，颗粒流，极限承载力，裂缝IAbstractThecarryingcapacityofbridgeshasattractmuch

6、attentionfromscholarsathomeandabroad.Sofar,theevaluationofthebearingcapacityoftheoldbridgeisusuallycarriedoutbyloadtestandfiniteelementmodeling.Therearemanylimitations,suchashighcost,complicatedprocess,lowcalculationprecision,incompleteloaddisplacementcurveandsoon.Inviewofthishighlynonlinearp

7、roblem,thedevelopmentandmaturityofdiscreteelementmethodprovideanewresearchideaforit.Inthispaper,particleflowtheoryPFCisintroducedtostudytheultimatebearingcapacityofreinforcedconcretebeambridge.First,theestablishment,developmentandadvantagesan