基于最小势能原理的体外预应力张拉分析.pdf

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1、管羽飞：基于最小势能原理的体外预应力张拉分析73DOI：10．13905／j．cnki．dwjz．2016．04．027基于最小势能原理的体外预应力张拉分析管羽飞(浙江大学土木系。杭州310058)【摘要】体外预应力结构因其建设简便和经济效益高，近几年来被广泛采用。以往许多学者在体外预应力梁正常使用状态和极限承载能力状态做了很多研究，而忽视了张拉阶段分析。本文对体外预应力结构张拉过程中各部件受力情况进行了详细分析，基于最小势能原理推导出了张拉力与梁的反拱挠度之间的关系式。为了使公式得到验证，建立了有限单元分析模型，结果

2、表明解析解与数值解吻合较好。【关键词】体外预应力；预应力筋张拉；最小势能原理；有限单元【中图分类号】TU375．1【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2016)04—0073—04ANALYSISOFEXTERNALLYPRESTRESSEDTENDoNDURINGTHETENSIoNPHASEBASEDoNTHEPRINCⅡ’LEoFMIN玎UMPOTENTIALENERGYGUANYU．fei(DepartmentofCivilEngineering，ZhejiangUniversity，Hangzho

3、u310058，China)Abstract：Externallyprestressedstructureiswidelyusedinrecentyearsforitssimpleconstructionandhigheconomicbenefit．Researcheffortsreportedinthetechnicalliteraturearelimitedtoanalyzeex—tenallyprestressedtendonduringthetensionphase．Inthispaper，detailedan

4、alysisofeachpartofbeamwithexternalprestressedtendonsintheprocessoftensionisgiven．Relationshipbetweentensionforceandinvertedarchtheofdeflectionisillustratedbasedonprincipleofminimumpotentialenergy．Inordertoverifytheformulas，afiniteelementmodelisproposed，theresult

5、sshowthattheanalyticalsolutioncoincidequitewellwithnumericalvalues．Keywords：externaltendon；tensionofprestressedtendon；principleofminimumpotentialenergy；finiteelement体外预应力筋越来越多地出现在结构加固和新平面内，如图1所示。对体外预应力筋作如下假设：桥建设中，过去，一些学者针对特定的结构形式做(1)体外预应力筋的形状由(n+1)个顶点组了很多试验，取得了许

6、多重要研究成果。Baker在成的折线描述，顶点的初始偏心距为e，初始位置坐1949年提出了将无粘结预应力筋的应变折减成等效标为(。，Y)(i：0，1，2⋯n)。有粘结预应力筋应变的计算方法，认为最大弯矩截面(2)体外预应力筋在两端点(X。，Y0)和(，Y)上的无粘结预应力筋应变乘以折减系数就等于无粘处与梁固结(锚固)。结预应力筋总的应变，但是对于折减系数的的取值，(3)在预应力筋的内部顶点(，Y)(i：1，后来又有很多学者通过进一步研究，提出了不同的方2⋯n一1)处，预应力筋与转向装置光滑接触，相互之法’。在数值分析方

7、面，Zona等通过对体外预应间没有摩擦力。力梁变形分析，推导出了预应力筋有限单元表达式，能够充分地体现预应力筋和混凝土梁间的相互作用，并把数值结果和实验结果进行了对比分析；Lou等建立了体外预应力梁数值模型，在体外预应力连续梁弯矩分布、应力增量、二次弯矩效应等方面做了一些研究工作。1基本理论假设图1体外预应力梁示意图取一平面直梁来分析，设体外预应力筋也在同一74低温建筑技术2016年第4期(总第214期)2预应力筋和梁的相互作用Ⅱ0=以gwd+OleoWt(X,0)2．1预应力筋对梁的作用力如图2所示，设预应力筋的张力

8、是，那么我们可一∑(sin0+l—sin0)()一Tcos0eW()以得到在锚固点(。，Yo)处，预应力筋对梁的作用(7)力是：F∞=Tcos0l，F,o=Tsin01(1)4．1挠度的解析解式中，、是锚固端处预应力筋的张力在为了验证本文方法，采用Ritz法分析一带体外预水平和竖直方向上的分力，0是第一段预应力筋与水应力筋的简支梁