基于OpenSees無粘結預應力混凝土梁動力特性有限元分析.pdf

1、預應力混凝土結構在工程中得到越來越廣泛的應用。經(jīng)過張拉的預應力筋致使結構中存在內應力,力筋中有效應力的大小直接關系到在役預應力混凝土結構的安全性、耐久性等結構安全評估指標。工程實踐表明,在役預應力混凝土結構力筋中預應力的損失會引起結構或構件不可挽回的破壞。因此,預應力損失的檢測是預應力結構健康檢測和監(jiān)測的重要內容。隨著計算機水平的提高及結構工程學科的長足發(fā)展,動力特性的有限元分析已日益成為預應力混凝土結構健康狀況檢測與監(jiān)控中不可或缺的方

2、法。
　　本文在開源的有限元程序Open Sees的框架下,提出了預應力混凝土結構基于纖維單元的有限元分析方法。本文主要完成了以下工作:
　　(1)文中簡要介紹了Open Sees軟件內部主要結構和各模塊相互協(xié)調的機理。對纖維單元模型中各材料本構關系的相關基礎理論知識進行了介紹和歸納。
　　(2)采用分離式建模的方式對無粘結預應力混凝土梁建立基于OpenS ees的有限元纖維模型,對預應力梁的動力特性進行了有限元模擬分

3、析。并詳細闡述了預應力鋼筋混凝土結構有限元模型的建立及動力特性分析過程中遇到的關鍵技術問題。
　　(3)引用兩組無粘結預應力混凝土試驗梁進行動力特性有限元分析,數(shù)值分析結果與試驗結果符合較好。簡要探討了截面幾何特性、動力特性、力學參數(shù)等對振動頻率的影響關系,并對比兩組試驗梁數(shù)據(jù)及對預應力混凝土梁彎曲振動計算公式進行探討分析,得出結論:在一定范圍內,力筋的偏心距與張拉力對梁振動頻率的影響存在一個平衡關系。當偏心距的影響較大時,梁的頻

4、率隨著預應力的增大而增大;當張拉力的影響較大時,梁的頻率隨著預應力的增大而降低;當二者平衡時,則梁的頻率隨張拉力的增大將不再變化或變化微小。
　　(4)考慮預應力筋偏心布置的影響,基于動力學理論推導了無粘結預應力混凝土梁彎曲振動固有頻率的計算公式。直觀的表述了各個影響因素與固有頻率的定性關系,推導了預應力對振動頻率影響的界限所在。并在此基礎上提出了計算有效應力的新思路:擬合了中間量有效剛度的計算公式,將其代入振動方程,通過逆向運算