基于损伤机理的预应力混凝土梁振动频率研究.pdf

《基于损伤机理的预应力混凝土梁振动频率研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第26卷第2期华中科技大学学报(城市科学版)VolJ26No．22009年6月J．ofHUST．(UrbanScienceEdition)Jun．2oo9基于损伤机理的预应力混凝土梁振动频率研究李维奇，张耀庭，李进(华中科技大学a．土木工程与力学学院；b．控制结构湖北省重点实验室，湖北武汉430074)摘要：本文进行了两根无粘结预应力混凝土简支梁的动力试验，结果表明：随着预应力的增加，梁的频率逐渐增大，当预应力增加到一定程度时，梁的频率稍有下降。这与经典动力学理论中随着轴压力增加，梁自振频率减小的结论相反。本文从结构动力学的基

2、本原理和损伤理论出发，对预应力混凝土梁的自振频率与预应力的关系进行了研究，利用损伤变量修正了预应力对混凝土弹性模量的影响，提出了基于损伤的预应力混凝土梁振动频率公式，计算结果表明：随着力筋预应力的变化，梁频率的变化趋势与试验结果一致，理论曲线与试验曲线符合较好，一阶频率的计算具有较高精度。在工程实践中，测出构件的振动频率即可根据本文提出的公式推算出其实际预应力的大小。关键词：全预应力梁；预应力损失；损伤力学；频率中图分类号：TU378．1；0346．5文献标识码：A文章编号：1672-7037(2009)024)090-05工

3、程中对预应力结构的关键受力部件——预相互关系，验证通过频率变化预测预应力筋中有应力钢筋的工作状况(包括预应力筋的锈度、预效预应力大小的可行性，为今后进一步开展预应应力损失、有效预应力、力筋实际内力等)没有实力梁动力性能的研究提供参考。用性较好的检测方法。目前国内外已有的预应力两根梁的编号分别为Ll与【2。Ll梁截面检测技术主要有：局部破损技术、智能监控技术、为77mmX147mm，L2梁为70nlln×140mm。配灰色理论、概率分析法、声发射技术、电磁效应检筋情况完全相同，无粘结预应力筋采用低松弛测法，但这些方法存在成本高、

4、仅能应用于新工7‘p5钢绞线，截面积为139mm；上部架立筋及程、需要大量现场实测数据等弊端，尚不能广泛应下部受拉筋采用2(P8；箍筋为‘P8@250。混凝土用于工程实践¨。采用C30。试件实际在对预应力混凝土梁构件进行动力检测方法I1的研究过程中，试验得到的自振频率所表现出来的趋势，与用传统的线弹性理论所推出的梁自振频率的趋势是相反的J。本文从损伤力学的角度出发，通过研究混凝土结构存在初始损伤的情况下，随着预应力的增加结构模态参数的变化，建2098~8@250立了预应力和频率之间的关系，探讨利用损伤理、、／．’。，论进行预应

5、力筋的检测方法。／无粘结预应力筋1预应力混凝土梁试验九、2中8＼；1．1试验概况I设计了两根矩形截面后张无粘结预应力混凝土梁，预应力筋的布置在梁截面的形tk,上。试验中对梁分级施加预应力，测量对应梁的自振频率，以寻求预应力筋中有效预应力与梁的频率之间的图1梁设计示意收稿日期：2008-06-24修回日期：2008—12-02作者简介：李维奇(1985一)，男，山东人，硕士研究生，研究方向为预应力结构，wudalwq@qq．COITI。第2期李维奇等：基于损伤机理的预应力混凝土梁振动频率研究·9l·长度L=3200mm，计算长度

6、L=3000mm，两端预应力梁有一个共同的趋势：梁的自振频率随力采用铰支座。试验梁的构造见图1。筋预应力的增加而增加，且两者之间并非为线性本次试验使用的主要仪器和材料有：混凝土关系，这一特点是利用梁的白振频率进行梁中力应变片(型号BX120-5AA)、钢绞线应变片(型号筋受力检测的基础。BX120．100AA)、百分表、加速度传感器、DH5938(2)就梁的自振频率随预应力的增加而增加振动测试分析仪、DH3815应变测量系统、加载装的幅度而言，二阶频率比一阶频率的要大些。置。需要测试的试验数据如下：(3)梁的三阶频率离散性太大

7、，随着预应力(1)在不同的张拉力作用下构件的挠度；预的增加其规律也不明显。因此对前二阶频率的归应力钢筋的应力、应变；非预应力钢筋的应力、应纳分析是本文的重点。变；混凝土的应力、应变；梁的前3阶固有频率。(2)各级预应力作用下在梁的三分点处施加2基于损伤理论的预应力梁频率研究竖向荷载质量块，测量构件挠度；预应力钢筋的应力、应变；非预应力钢筋的应力、应变；混凝土的应2．1现有预应力混凝土梁频率计算方法力、应变；梁的前3阶固有频率。伯努利一欧拉梁动力计算模型简支梁自振频1．2试验结果及分析率如下：1．2．1材料试验结果∞：=(n,r

8、r／L)EI／pA(凡=l，2⋯)(1)在进行预应力梁的模态测试前，分别对混凝由公式(1)可以看出，梁的频率是随预应力土试块、普通钢筋、钢绞线进行材料试验，以确定的增大而减小的，这与试验趋势相反。于是寻求其强度、弹性模量。试验方法分别按照混凝土力预应力梁自振频率的计算公式成为