基于 ANSYS 的预应力混凝土空心板梁单元挠度与固有频率的研究

以实桥作为分析模型,应用有限元分析软件ANSYS建立预应力混凝土空心板梁单元的有限元模型。分别采用实体单元和杆单元模拟梁和预应力筋,有效地模拟预应力效应。采用APDL语言进行参数化设计,计算了空心板梁单元在自重作用下的变形与应力,并且进行了梁单元动力性能分析;分别建立了在预应力筋的布置形式、预应力筋分布形式不同情况下梁单元挠度和固有频率与预应力大小的关系曲线,从关系曲线可知预应力筋布置形式及分布形式对梁单元挠度有很大影响,而对固有频率影响不大。     

圆钢管混凝土柱-预应力混凝土环梁节点受剪承载力数值分析与试验对比研究

为研究预应力对圆钢管混凝土柱-预应力混凝土环梁节点受剪性能的影响,利用大型通用有限元软件ABAQUS对圆钢管混凝土柱-预应力混凝土环梁节点受剪性能全过程进行分析,有限元分析得出的荷载-位移曲线与试验结果吻合较好。试验数据及有限元分析结果表明:与非预应力节点相比,预应力节点有较大的强度与刚度,随着预应力值在其极限抗拉强度0.75倍以内逐渐增大时,节点的开裂荷载、屈服荷载以及抗剪承载力都有所提高。     

预应力钢骨混凝土梁动力性能参数

为促进预应力钢骨混凝土梁这一新型结构型式在地震区的推广应用,对7根跨度为3800mm、2根跨度为4500mm的预应力钢骨混凝土简支梁的骨架曲线进行了仿真分析,仿真分析结果与试验结果吻合较好.利用仿真分析方法,探索了截面型钢抗力与截面总抗力之比(α)与截面预应力筋抗力与截面总抗力之比(r)两个参数对截面单调弯矩-曲率曲线和构件单调荷载-位移曲线的影响,统计回归了预应力钢骨混凝土梁曲率延性和位移延性的计算公式.最后建立了与试验结果吻合较好的预应力钢骨混凝土梁荷载-位移恢复力模型和弯矩-曲率恢复力模型.     

任意截面无黏结预应力混凝土梁的有限元分析

建立了基于大变形非线性有限元理论的无黏结预应力混凝土梁的计算模型,能够较好地预测任意截面无黏结梁整个加载历史的非线性结构响应.无黏结筋的效应以等效节点荷载替代,由此可按普通有黏结钢筋混凝土梁进行分析,其截面内力由外荷载和无黏结筋等效节点荷载共同引起.利用修正的Rodriguez截面分析模型,混凝土的贡献通过边界顶点定义的梯形单元来实现.导出了任意截面无黏结预应力混凝土梁非线性全过程分析的标准有限元公式.无黏结试验梁的分析计算结果与试验结果吻合良好.     

钢筋混凝土梁变形限值的分析

为了分析钢筋混凝土梁的变形限值,对一批梁进行低周反复荷载试验,并对试验进行了有限元模拟.模拟过程中对混凝土和钢筋的材料本构进行了设置,混凝土单轴受压时采用Hognestad本构模型,混凝土单轴受拉时采用二折线本构模型,钢筋本构模型则采用双线性强化模型,模拟结束后即可获得梁的荷载-位移骨架曲线.将试验结果和模拟结果进行对比,表明有限元方法可以较准确地模拟试验情况,由于有限的试验数据对研究梁的变形限值不充分,进而通过有限元软件来仿真模拟大批的梁,并获取荷载-位移骨架曲线和弯矩-转角曲线,根据曲线得出梁的变形限值,即塑性转角限值和剪切变形角限值.梁的变形限值为梁的性能评估提供了定量的参考指标.     

预应力混凝土T梁的有限元分析与实验研究

从理论上探讨了预应力混凝土梁的等效荷载法,此法能够方便地分析多组曲线预应力筋梁,建立不必按力筋曲线剖分网格的等效模型,用于有限元分析方法中的简化分析.同时给出按力筋曲线形成的有限元索模型和施加预应力的温降法,并将等效模型与索模型数值模拟方法进行对比.还给出某工程50m跨混凝土T形截面梁施加预应力的实测结果,等效模型、索模型与实测数据吻合得很好.     

预应力钢骨混凝土梁低周反复荷载试验研究

基于4根梁的低周反复荷载试验,较为系统地研究了预应力钢骨混凝土梁的破坏形态、恢复力模型、变形恢复能力、延性、耗能能力等抗震性能.研究表明:预应力钢骨混凝土梁的滞回曲线呈明显的梭形,表现出了较大的位移延性、良好的耗能能力和变形恢复能力,总体抗震性能优良.另外,还基于试验结果建立了预应力钢骨混凝土梁的M-f恢复力模型,为今后预应力钢骨混凝土梁的抗震理论研究提供了基础参数.     

既有预应力混凝土结构承载力影响参数分析

选取常见的预应力混凝土梁作为分析模型,应用有限元分析软件ANSYS建立预应力混凝土梁有限元模型。分别采用实体单元和杆单元模拟梁和预应力筋,有效地模拟预应力效应。采用APDL语言进行参数化设计,计算了预应力梁单元在自质量作用下的变形与应力,并且进行了模态分析;考虑了梁单元的挠度和固有频率受到预应力大小、外荷载大小、截面形式、预应力筋的布置形式、预应力筋分布形式不同的影响,从而建立现存预应力与挠度、梁底应变、固有频率之间的关系,为结构中预应力筋的设计和预应力损失的研究提供一定的参考。     

无粘结部分预应力纤维聚合物筋混凝土梁试验

目的研究无粘结CFRP筋部分预应力混凝土受弯构件的受力性能,荷载作用下CFRP筋应力增量、受弯构件变形以及裂缝分布特征.方法设计制作4根简支试验梁,梁中以CFRP筋作无粘结预应力筋、普通钢筋作非预应力筋,对试验梁在两点进行分级加载,根据各梁试验结果对这类梁的受力性能展开研究.结果试验梁的裂缝分布比较均匀,且主要集中在纯弯曲段;混凝土的开裂对梁的变形及CFRP筋应力增量影响不大,而非预应力钢筋屈服后,试验梁变形及CFRP筋应力增量明显增大,且CFRP筋极限应力增量受综合配筋指标影响显著;提出了以综合配筋指标为自变量的无粘结CFRP筋极限应力增量计算公式.结论无粘结CFRP筋部分预应力混凝土受弯构件有良好的力学性能,试验结果为开展这类梁的设计研究提供了理论依据.     

CRB550级高强箍筋在梁构件中应用的可行性分析

为了证明采用较小直径的高强箍筋能替代较大直径的普通箍筋在梁构件中应用的可行性,设计了配置CRB550级高强箍筋和HPB235级普通箍筋的混凝土梁构件,进行低周往复加载试验,从荷载-位移骨架曲线、应变能力、承载能力和破坏形态等性能指标方面进行了对比分析.结果表明:CRB550级高强箍筋混凝土梁构件在试验的相应抗震指标方面和HPB235级普通箍筋混凝土梁构件相似;CRB550级高强箍筋具有与普通箍筋相当的承载力水平和变形能力水平,可以满足抗震性能的要求.     

CFRP加固RC梁静载荷效应的有限元模拟

目的应用非线性有限元方法模拟碳纤维复合材料（CFRP）加固钢筋混凝土（RC）梁承载过程中结构的载荷效应（挠度、应力应变和承载力）．方法以4根CFRP加固RC试验梁的抗弯试验为依据，讨论了三维有限元分析模型的建立，包括：混凝土、钢筋、CFRP及CFRP和混凝土界面等单元的选择及本构关系原理。并选择了合适的裂面剪力传递系数．采用商业有限元计算软件ANSYS。模拟了4根CFRP加固RC梁加载的全过程．结果有限元模拟破坏承载力与实际破坏载荷基本接近，误差可控制在15％以内；有限元模拟压区混凝土、受拉钢筋、CFRP应变与实际测量应变在受拉钢筋屈服前基本一致；有限元模拟跨中挠度与试验测量挠度基本吻合．结论证明有限元方法可较好的预测CFRP加固RC梁的静载荷效应．     

预应力混凝土扁梁框架内节点的三维有限元模拟分析

为了分析轴压比对预应力混凝土扁梁框架内节点抗震性能的影响,运用ANSYS软件,模拟了单调荷载作用下预应力混凝土扁梁框架内节点的荷载-位移曲线,并与相应的试验结果进行比较分析。在有限元模拟试验的扁梁框架内节点的基础上,用ANSYS软件模拟了未做过试验的不同轴压比下的扁梁框架内节点荷载-位移曲线,模拟结果表明,轴压比的增大在一定程度上可以提高试件的承载力,但是太大的轴压比则会使试件的延性不足,反而会对抗震不利。     

体外预应力梁的弧长法分析与二次效应评估

为跟踪体外预应力混凝土梁的软化段路径，建立了一种基于法平面弧长算法的有限元模型，可预测梁从开始加载直到失效的非线性响应.通过对计算和试验结果的比较验证了分析模型的可靠性.设计了3根设置不同转向块的体外预应力混凝土梁以及1根体内无黏结预应力混凝土对比梁，利用提出的分析模型对这些梁进行非线性全过程分析.分析结果表明，当梁没有配置转向块时，二次效应随着挠度的增加会越来越明显；通过在梁最大挠度处设置一个转向块，能基本消除二次效应的不利影响.     

型钢混凝土组合框架力学性能非线性分析

在充分考虑混凝土损伤、材料非线性及单元类型的基础上,建立了由预应力（非预应力）型钢混凝土梁及角钢混凝土柱构成的型钢混凝土组合框架有限元模型,对其在水平荷载作用下的力学性能进行数值分析及试验对比验证。在此基础上,进一步研究了水平荷载作用下组合框架受力的全过程,并对影响此类框架力学性能的主要因素进行了参数敏感性分析。结果表明：组合框架在梁端和柱底部均出现塑性铰,能实现“强柱弱梁”的破坏机制;随着轴压比增大,水平荷载‐位移曲线峰值荷载先增加后减小,峰值荷载对应的位移减小,延性降低;随着长细比增加,结构刚度降低,峰值荷载减小,延性增加。     

新型外包钢-砼组合梁滑移及变形性能的试验

为研究新型外包钢-砼组合梁的钢－砼交界面相对滑移及变形性能,设计4根不同剪力连接系数足尺简支梁,其中1根为完全剪力连接组合梁,其余为部分剪力连接组合梁。通过对4根简支梁的试验研究,得到组合梁的荷载-滑移、荷载-挠度关系曲线。根据试验结果分析新型外包钢-砼组合梁交界面相对滑移发展的过程和分布规律。利用有限元分析软件ANSYS,对组合梁的交界面相对滑移性能进行了非线性有限元分析,提出剪力连接系数的合理范围。在基于现行规范的基础上提出了组合梁跨中挠度的建议计算公式。把有限元模型和建议公式的计算结果与试验结果进行比较,三者吻合良好。     

疲劳荷载作用下部分预应力混凝土梁的挠度研究

通过对2根先张折线形配筋部分预应力混凝土梁与1根后张有黏结部分预应力混凝土梁的疲劳试验，进行了疲劳荷载作用下平截面假定的验证，分析了其挠度随着疲劳循环次数增加的变化规律，探讨了部分预应力混凝土梁在疲劳荷载作用下挠度的计算方法和计算公式．结果表明，按本文提出的公式计算的结果与试验结果符合较好．     

Influence of key factors on deflection of bonded prestressed concrete simply supported slabs subjected to fire

In order to validate the accuracy of nonlinear fire simulation programs,comparison analysis is carried out between simulation and experiment induced from small-scale specimens,and then fire resistance of large-scale prestressed concrete slabs is further investigated through parameter expansion.The influences on fire resistance ratings controlled by deflection are explored and discussed,including effective span,concrete cover thickness,load level,prestress degree,effective prestress,composite reinforcement index and other factors.The calculated results indicate that fire resistance ratings of large-scale bonded prestressed concrete simply supported slabs are bigger than those of small-scale ones.Finally,the calculation formulas of fire resistance ratings controlled by deflection are established,which rationally consider the influence of effective span,concrete cover thickness,load level,composite reinforcement index and so on key factors.     

预应力混凝土箱梁桥静载试验评定与分析

桥梁的静载试验是检测桥梁结构承载能力、分析桥梁静力特性的重要手段.以兰州市小西湖黄河预应力混凝土箱梁桥为背景,采用结构分析商用程序MI-DAS/CIVIL建立三维实体单元有限元模型进行静载试验计算,分析了预应力混凝土箱梁桥在设计荷载作用下的挠度特性、承载能力以及应变特性.通过实测值与理论计算值的比较,讨论分析结构校验系数得出该桥梁的实际强度、刚度以及了解结构的实际运行状况,从而对其作出科学客观的评定.     

疲劳荷载作用下部分预应力混凝土梁的挠度研究

通过对2根先张折线形配筋部分预应力混凝土梁与1根后张有黏结部分预应力混凝土梁的疲劳试验,进行了疲劳荷载作用下平截面假定的验证,分析了其挠度随着疲劳循环次数增加的变化规律,探讨了部分预应力混凝土梁在疲劳荷载作用下挠度的计算方法和计算公式.结果表明,按本文提出的公式计算的结果与试验结果符合较好.     

钢筋混凝土梁采用外粘钢板加固的有限元分析

利用成熟的材料本构关系和有限元分析方法,在不考虑钢板与所加固钢筋混凝土梁之间存在相对滑移的前提下,分析了粘钢前后梁的非线性性能,并比较了粘钢前后梁的极限承载力、挠度以及裂缝开展情况.并将ANSYS有限元分析结果与理论计算结果进行了比较.