预应力混凝土空心板荷载试验有限元模拟

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1、天津大学硕士学位论文预应力混凝土空心板荷载试验有限远模拟姓名：刘海洋申请学位级别：硕士专业：桥梁与隧道专业指导教师：王成博2011-12摘要工程中要求预应力混凝土空心板在设计荷载作用下有足够的抗力和一定的安全储备，其最大挠度、混凝土的最大压应力以及混凝土的裂缝宽度要满足相应的规范要求。超过设计荷载时，预应力混凝土空心板要求有较好的延性，其破坏始于受拉钢筋屈服，并有明显的塑性变形。但是由于设计上对其正常使用极限状态考虑不足或长期处于超载的工作状态，使得有些预应力混凝土空心板刚度下降，承载力不满足要求。此时需要他它的设计承载力进行重新评定，并观察空心板在超载受力时是否有较好的延性。目

2、前对混凝土构件的设计承载力的评定以及观察超载下构件的塑性变形，通常采用荷载试验的方法，往往比较麻烦，且对于某些大型桥梁中的重要构件，是不允许拆除用以做荷载试验的。此时要想评定该构件的设计承载力和观察该构件超载后的变形情况就需要采用其他的方法了。本文以实际工程为背景，以某立交桥预应力混凝土空心板为研究对象，通过荷载试验来评定空心板的设计承载力和观察超载后的变形情况。并尝试以有限元的方法来分析处理上述问题，借助于有限元软件，建立预应力混凝土空心板非线性有限元模型，模拟其受力状态变形情况，进而对空心板构件做出正确的评定。本文的主要工作内容有：1．介绍了钢筋、混凝土和碳纤维布等材料的本构

3、关系和相应的屈服准则和破坏准则，以及钢筋混凝土单元的基本知识。2．通过荷载试验评定预应力混凝土空心板的设计承载力和观察超载后空心板的表现，包括混凝土应力、混凝土的开裂以及空心板的最大挠度。3．用ANSYS有限元软件建立预应力混凝土空心板的非线性模型，并将所得结论与试验结论相互比较，验证有限元模型的正确性。从而得出有限元模型无论是在混凝土应力、混凝土开裂还是空心板的最大挠度等方面能够反映空心板的真实变化趋势，能够评定空心板的设计承载力和模拟出空心板超载后的表现。4．探讨预应力混凝土空心板经碳纤维布加固后承载力的提高。在正常的汽车荷载作用下，碳纤维布对空心板的承载力提高影响不大。但随

4、着荷载的增加，空心板变形增大，碳纤维布对空心板的承载力提高越来越明显。关焖：预应力混凝土空心板，ANSYS，有限元，承载力ABSTRACTSufficientsafetyreservesandsomeresistanceisrequiredinthedesignloadsofprestressedconcretehollowplateslabintheproject．Maximumdeflection，themaximumcompressivestressofconcreteandthewidthofconcretecrackshouldmeettheappropriatespe

5、cifications．Whenexceedingthedesignload，prestressedconcretehollowslabrequiresgoodductility，anditsdestructionbeganintheyieldingoftensionsteel，andhavingsignificantplasticdeformation．However，duetoitslackofconsiderationoflimitstateofnormalusingorlong-termoverloadofworkstateindesign，thestiffnessofs

6、omeprestressedconcretehollowslabdecreases，andthecapacitydoesnotmeettherequirements．Therethedesigncapacityneedstobereassessed，andwhetherthereisagoodductilityofoverloadneedtobeobserved．Currentlyloadtestsarecommonlyusedtoassessthedesigncapacityofconcretecomponentsandtoobservetheplasticdeformatio

7、nofcomponentsunderoverload．Butthisisaverytroublesome．Andforimportantcomponentsofsomelargebridges，itisnotallowedtoremovetodoloadtests．Atthispointothermethodsareneededtoassessthedesigncapacityofthecomponentsandtoobservethedeformationafteroverlo