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后张预应力混凝土超静定结构侧向约束影响的分析研究

作　者: 林元烁
导　师: 陈大川
学　校: 湖南大学
专　业: 结构工程
关键词: 预应力混凝土结构侧向约束线刚度比跨数 ANSYS软件有限元分析
分类号: TU378
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 31次
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内容摘要

预应力混凝土结构克服了普通混凝土结构的许多缺点,广泛应用于大跨、大空间及抗裂要求高的结构当中。现代预应力混凝土结构主要应用在复杂的超静定结构中,超静定结构中的竖向构件柱和剪力墙等具有较大的抗侧移刚度,会约束当预应力水平构件张拉预应力筋时产生的压缩变形,从而分担一部分预应力,使水平构件的有效预应力产生损失,可能产生安全隐患。因此对侧向约束影响的大小和规律有必要进行分析。在总结已有的侧向约束影响研究的基础上,本文首先对预应力混凝土结构考虑侧向约束影响的设计方法进行了介绍,然后对侧向约束影响系数的计算公式进行推导,分析了影响侧向约束大小的不同因素。接着对预应力超静定结构中次内力的产生机理及其计算方法进行了简要介绍。ANSYS在数值模拟方面已经被广泛应用在工程实践中,介绍了预应力混凝土的分析模型,以及混凝土和钢筋的单元特性、材料模型和本构关系、预应力混凝土的建模方法和预应力施加的模拟等。侧向约束影响的大小与梁柱线刚度比、跨数、跨度、以及张拉顺序等因素有关,为了分析侧向约束的各种影响因素的作用,对不同的预应力框架结构进行建模分析,得到了不同梁柱线刚度比、结构跨数和跨度以及预应力筋不同张拉顺序下,侧向约束影响大小的变化规律,另外还分析了预应力平板—柱结构中柱对板中的预应力筋张拉产生的影响的规律。最后提出一些减小侧向约束影响大小的设计建议和构造措施。最后结合工程实例,通过对实际工程当中侧向约束对结构产生的影响进行检测,根据检测结果以及前述分析对工程实例进行分析,并提出一些预应力混凝土结构设计时注意的问题,可为实际工程参考。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-21
  1.1 预应力混凝土结构概述  10-11
  1.2 预应力混凝土的理论研究和工程应用介绍  11-14
    1.2.1 预应力混凝土的工作原理  11
    1.2.2 预应力混凝土的分类  11-12
    1.2.3 预应力混凝土在实际工程中的应用  12-13
    1.2.4 预应力混凝土结构现行的设计方法  13-14
  1.3 预应力混凝土超静定结构侧向约束影响研究现状  14-18
    1.3.1 预应力混凝土的预应力损失问题  14-16
    1.3.2 预应力混凝土侧向约束影响的研究现状  16-17
    1.3.3 预应力混凝土超静定结构次内力的研究现状  17-18
  1.4 课题研究背景及意义  18-20
  1.5 本文的主要研究内容  20-21
第2章侧向约束影响的理论分析  21-35
  2.1 预应力混凝土结构侧向约束影响的分析方法  21-22
    2.1.1 通过侧向约束影响系数进行分析  21
    2.1.2 通过计算次轴力考虑侧向约束的影响  21-22
    2.1.3 把预应力筋看作两阶段工作来考虑侧向约束的影响  22
  2.2 预应力结构侧向约束影响系数的计算  22-28
    2.2.1 单层多跨连续通长布筋预应力混凝土框架侧向约束影响系数  23-26
    2.2.2 单层多跨分段搭接布筋预应力混凝土框架侧向约束影响系数  26-28
    2.2.3 多层多跨预应力混凝土框架结构侧限影响  28
  2.3 影响结构侧向约束大小的主要因素  28-29
    2.3.1 梁柱线刚度比  28-29
    2.3.2 框架跨度及跨数  29
    2.3.3 施工张拉顺序  29
  2.4 由侧向约束引起的次内力分析  29-34
    2.4.1 次内力的产生  29-30
    2.4.2 次内力的一般计算方法—等效荷载法  30-32
    2.4.3 次内力的简便计算方法—约束次弯矩法  32-34
  2.5 本章小结  34-35
第3章预应力结构数值模拟方法及建模分析  35-61
  3.1 ANSYS 软件特点及有限元分析步骤简介  35-36
    3.1.1 ANSYS 有限元分析软件的特点  35
    3.1.2 ANSYS 有限元分析的基本步骤  35-36
  3.2 预应力混凝土结构分析模型及单元介绍  36-42
    3.2.1 分析模型  36-40
    3.2.2 施加预应力模拟  40-41
    3.2.3 SOLID65 和LINK8 单元介绍  41-42
  3.3 材料模型和本构关系  42-46
    3.3.1 材料模型  42
    3.3.2 本构关系  42-44
    3.3.3 求解器选择  44-46
  3.4 预应力混凝土框架结构有限元模拟  46-57
    3.4.1 框架梁中预应力筋的布筋方式  46-47
    3.4.2 预应力框架结构侧向约束影响几何建模分析  47-57
  3.5 减少侧向约束对预应力结构影响的设计建议和构造措施  57-60
  3.6 本章小结  60-61
第4章预应力混凝土结构工程实例分析  61-67
  4.1 工程实例一  61-63
    4.1.1 概况  61-63
    4.1.2 侧向约束分析  63
  4.2 工程实例二  63-66
    4.2.1 概况  63-64
    4.2.2 裂缝分析  64-66
  4.3 本章小结  66-67
结论  67-69
参考文献  69-72
致谢  72-73
附录 A（攻读学位期间所发表的学术论文目录）  73

后张预应力混凝土超静定结构侧向约束影响的分析研究

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