基于摩阻、鋼筋回縮和自振頻率的預應力損失研究.pdf

1、現(xiàn)代預應力技術發(fā)展迅速，應用廣泛。預應力混凝土在土木工程，特別是在大跨度的橋梁結構中應用越來越廣泛。但是由于受到施工、材料性能及環(huán)境條件等因素的影響，預應力鋼筋中的預加應力會逐漸減少，從而也使混凝土中的預應力相應減少。預應力鋼筋中這種預加應力減少的現(xiàn)象稱為預應力損失。預應力損失計算的準確與否，與結構的抗裂性、裂縫、撓度和反拱等使用性能有密切的關系，而且當前預應力混凝土橋梁中有效預應力檢測也沒有較為成熟實用的方法。因此研究準確便捷的預應力

2、橋梁有效預應力的檢測方法和精確的預應力損失計算方法，對于確保橋梁結構的安全有極大的研究價值。
　　本文從現(xiàn)行規(guī)范中的預應力摩阻損失計算方法和鋼筋回縮預應力損失計算方法出發(fā)，對預應力損失的計算公式進行了理論推導公式和有限元仿真模擬研究，并通過有限元模型對現(xiàn)存預應力和梁體自振頻率相關性進行分析，論文主要研究內容如下:
　　(1)預應力鋼筋彎曲孔道摩阻損失計算方法。目前采用的預應力損失計算公式考慮的主要因素為管道摩擦系數(shù)和偏差系數(shù)

3、，其摩阻損失的成因還包括施工質量和施工工藝造成孔道質量過低引起的阻力，但由于孔道質量阻力引起的損失難以從理論上推導分析，同時會對摩擦系數(shù)和偏差系數(shù)造成影響，本文采用孔道質量影響系數(shù)來反應對摩擦系數(shù)和偏差系數(shù)的影響，并給出基于孔道質量影響系數(shù)的摩阻損失公式。現(xiàn)階段預應力損失計算公式基于剛體假設，忽略彎曲孔道受擠壓產生變形的影響，其接觸應力分布與實際不符，但接觸壓力分布與材料的本構關系密切相關，推導了三種假設分布壓力下的摩阻損失公式，并采用

4、有限元軟件設計孔道接觸摩阻損失的數(shù)值模擬實驗，通過理論計算、實驗數(shù)據和有限元仿真結果比較，驗證本文推導的摩阻損失公式的適用性。
　　(2)預應力鋼筋回縮預應力損失計算方法。首先根據摩擦反向和邊界條件，推導出回縮影響范圍內的鋼筋預應力方程，并根據變形協(xié)調條件，基于不同的基本假設，歸納總結了目前的使用的簡化計算方法和分段近似計算方法，對其計算方法進行進一步的研究改進，并提出了更為精確的曲線計算方法。最后針對有限元軟件中模擬該項預應力損

5、失給出了數(shù)值計算公式，實現(xiàn)在有限元中模擬預應力鋼筋回縮損失
　　(3)現(xiàn)存預應力與梁體自振頻率的相關性分析。首先基于初始荷載效應考慮預應力對混凝土彈性模量的影響，以無粘結和有粘結預應力混凝土梁為研究對象，采用ANSYS建立相應的有限元模型，在對混凝土彈性模量進行修正后對梁體進行動力仿真分析，并將計算結果進行擬合，分析了鋼筋面積、偏心距、預應力鋼筋彈性模量因素對梁體自振頻率的影響規(guī)律。并采用了簡化假設推導了梁體自振頻率的理論計算公式