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无粘结部分预应力混凝土简支梁非线性有限元分析

刘天成  
【摘要】:本文首先对无粘结预应力混凝土结构的国内外发展现状及其非线性分析状况作了简要的叙述;其次,对材料非线性、几何非线性和双重非线性的基本理论作了分析,确定非线性分析中所采用的材料本构关系、强化模型、裂缝模型和非线性计算方法。其中:混凝土采用了willam-warnke五参数屈服准则、等向强化模型及分布式裂缝模型,钢材采用了理想弹塑性模型和随动强化准则;然后,针对无粘结预应力混凝土结构的非线性分析作了深入的探讨,通过分析比较,确定合理的有限元单元类型。对不同的结构组成分别采用不同的单元,混凝土用三维带筋混凝土实体单元模拟,钢筋和预应力筋用空间杆单元实现,从而建立无粘结预应力筋混凝土简支梁的非线性分析有限元模型。基于ANSYS有限元程序的二次开发平台上实现材料的非线性数值模拟和结构的弹塑性大位移分析,对无粘结预应力混凝土简支梁模型作了全过程仿真计算。最后,将ANSYS仿真计算结果与试验结果进行比较,表明本文建立的无粘结预应力混凝土简支梁有限元模型的正确性、仿真分析方法的可行性。 通过对有限元模型的全过程仿真分析,考察了无粘结预应力混凝土简支梁的应力和应变的变化状况、截面变形状况、荷载-挠度关系、裂缝变化过程等,从而了解了无粘结预应力混凝土简支梁的受力性能。并且,通过对不同非线性影响因素的计算分析,反映出几何非线性对无粘结预应力混凝土结构的性能影响很小,而材料非线性是影响结构性能的重要因素。


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