預應力混凝土連續(xù)箱梁開裂后的結構行為研究.pdf

1、預應力混凝土連續(xù)箱梁開裂后的結構行為的研究具有很大的理論和實用價值。但是預應力混凝土開裂后的結構行為呈現(xiàn)出較強的非線性效應，其影響因素主要有：混凝土的開裂，混凝土的拉伸剛化效應，混凝土的咬合作用，鋼筋的屈服，鋼筋的銷栓作用等。鑒于上述各種復雜因素，目前國內(nèi)外對箱梁非線性分析的研究主要內(nèi)容是適合箱梁非線性分析的方法，而且大部分是基于鋼筋混凝土梁，對預應力混凝土箱梁的研究相對較少。目前大量預應力混凝土箱梁出現(xiàn)裂縫，故而有必要深入研究預應力混

2、凝土箱梁的結構計算理論、精確分析箱梁的非線性結構行為，以此來更有效地評估現(xiàn)有箱梁開裂后的力學性能。 為了能夠準確評估箱梁開裂后的結構行為，本文以預應力混凝土連續(xù)箱梁為對象進行研究?；诜蔷€性有限元理論和實橋破壞性試驗對預應力混凝土箱梁開裂后在豎向荷載作用下的非線性結構行為開展了深入的研究，全文主要包括以下內(nèi)容。 1進擇實體退化殼單元用于分析箱梁，該單元能反映結構形狀和受力特性，又能簡化單元劃分和減少計算量。通過分層方法有

3、效地考慮配筋混凝土殼的材料非線性問題。選擇合理的混凝土和預應力鋼筋的本構關系，介紹了非線性方程組的求解方法，改進了波前法使之能處理變自由度多種單元的問題，闡述了采用的彈塑性單元應力更新算法。 2)預應力混凝土箱梁中存在大量的曲線預應力鋼筋，為了能夠準確且有效的模擬預應力鋼筋的力學性能，提出了一種可以方便模擬直線鋼筋和曲線配筋的組合單元，該單元能適應鋼筋在混凝土中的各種布置方式，對鋼筋混凝土的力學行為具有較強的描述能力。該單元通過

4、鋼筋單元和混凝土單元之間的位移場關系形成鋼筋對混凝土單元的貢獻，將預應力鋼筋對結構的作用直接反映在單元模型內(nèi)部，從而大大減小了單元數(shù)量。 3)采用分離式的裂縫模式處理混凝土箱梁中初始裂縫。通過選取合適的裂面本構關系及合適的單元模型，將裂面上的混凝土、縱向鋼筋、箍筋及彎起鋼筋分別考慮，該模型能考慮混凝土的拉伸剛化效應、混凝土咬合作用、鋼筋的拉伸及銷栓作用。 4)基于上述理論，以Visual C++和Visual Fortr

5、an為平臺，采用OpenGL圖形開發(fā)標準開發(fā)了具有實用性的預應力混凝土箱梁非線性分析軟件NAC，為實現(xiàn)箱梁開裂后的結構行為的定量分析奠定了堅實的基礎。NAC程序能夠給出結構內(nèi)力和變形發(fā)展；能夠描述裂縫的形成和開展，以及結構的破壞過程及其形態(tài)；能夠對結構極限承載能力作出評估；能夠揭示出結構的薄弱部位。同時它能廣泛地適用于各種結構類型和不同受力條件和環(huán)境。本文同時通過3個算例研究了分析方法及程序的適用性和可靠性。 5)以一座三跨預應

6、力混凝土連續(xù)箱梁為研究對象，結合實橋破壞性試驗的測試數(shù)據(jù)，分析了箱梁開裂后的剛度退化及混凝土和預應力鋼筋的應力重分布規(guī)律。根據(jù)腹板裂縫區(qū)域評定出箱梁開裂區(qū)的安全等級，采用本文推薦的不同位置裂縫的安全等級評定參考值就可以模擬出實際梁體的剛度退化。采用本文的評定值對一座預應力混凝土連續(xù)箱梁進行了評估計算。本文提出“局部應力重分布系數(shù)”參數(shù)來描述應力重分布現(xiàn)象。計算結果表明支座反力在箱梁開裂后調(diào)整較大。研究了初始裂縫對箱梁結構行為的影響，并探