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预应力砼结构的整体有限元分析

葛军  
【摘要】: 预应力混凝土结构在建筑、桥梁、水利等工程领域有着十分广泛的应用。对这类结构进行更精确和有效的分析一直是结构工程师及研究人员探讨的课题。在传统分析中,由于预应力钢筋对结构的作用一般仅被视为一种不变的等效外荷载,没有考虑两者之间的相互作用与协同变形,因此很难保证分析结果完全准确与合理。 本文将预应力混凝土结构中的预应力筋和混凝土骨架作为一个相互作用的整体,基于几个合理的计算假定,对预应力筋和混凝土骨架分别划分单元,建立了一种整体分析的有限元计算模型。该计算模型采用常用的框架分析程序即可实现计算分析。这种整体有限元分析方法适用于各种类型的预应力混凝土杆件结构,如梁、框架等的分析。 为验证该整体分析模型的有效性,文中首先对一典型的连续梁结构进行了计算,计算结果与等效荷载法的结果以及弹性力学的精确解进行了比较。结果表明本文的分析方法完全可行,而且能更准确地反映预应力混凝土结构的受力特点。接着,文中对一个一跨两层和一个两跨两层的框架结构在预应力张拉阶段及结构加载阶段分别进行了计算,计算结果与等效荷载法的结果进行了比较。结果分析表明,文中的方法不仅计算过程简便,而且能更准确地反映预应力钢筋与混凝土结构的共同作用特性,尤其是结构使用阶段的特性。


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