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LRS FRP加固典型公路桥梁抗震易损性分析

LRS FRP加固典型公路桥梁抗震易损性分析

引用

作者：张玉峰北京工业大学

学位级别：硕士

大应变纤维增强聚合物LRSFRP因其断裂应变大的特点(大于5％)，可以为混凝土结构桥梁抗震加固提供更好的延性，近年来得到了国内外学者的关注。FRP约束混凝土在轴向往复荷载下的应力应变关系模型是加固桥墩抗震分析的基础。既有FRP约束... 详细信息

大应变纤维增强聚合物LRSFRP因其断裂应变大的特点(大于5％)，可以为混凝土结构桥梁抗震加固提供更好的延性，近年来得到了国内外学者的关注。FRP约束混凝土在轴向往复荷载下的应力应变关系模型是加固桥墩抗震分析的基础。既有FRP约束混凝土往复轴压模型都是基于传统FRP约束混凝土提出的，这些模型对大变形条件下大应变FRP约束混凝土的适用性还有待研究。其次，目前常用的轴向荷载下往复准则都是以逼近试验结果为原则提出的，这些往复加载准则一般都具有较好的精度，但往往公式非常复杂，计算耗时费力，不易于工程师实际应用。本文在现有研究基础上，提出了简化的线性加卸载准则，发展了一个LRSFRP约束混凝土简化塑性损伤模型，基于该模型对采用大应变FRP加固的典型公路三跨连续梁桥进行了易损性分析，评价了桥梁加固前后的抗震性能。主要研究内容如下:　　(1)通过对国内外不同的FRP约束混凝土本构关系的研究对比，从公开发表的文献中收集了传统FRP和大应变FRP约束混凝土的试验数据，通过对于试验结果的回归分析，建立了简化的直线加、卸载准则，发展了一个基于刚度的LRSFRP约束混凝土简化塑性损伤模型，该模型加卸载形式比较简单，方便结构分析程序的编制与工程应用。并通过二次开发的方法将该模型植入OpenSees材料库，为更好地研究LRSFRP加固RC桥墩的抗震性能提供条件;(2)在此基础上对FRP加固RC桥墩的拟静力试验进行OpenSees数值模拟，详细介绍了有限元模型的模拟方法与参数取值，并将计算结果和试验结果进行比较，验证了所发展简化塑性损伤模型的可靠性。同时探究了轴压比、LRSFRP包裹长度、包裹层数、纵筋的配筋率等参数对LRSFRP约束混凝土桥墩抗震性能的影响规律;(3)在(2)基础上，采用OpenSees程序建立三维桥梁有限元分析模型，针对LRSFRP加固桥梁墩柱前后，进行了增量动力分析与易损性分析，形成在不同损伤状态下的构件和系统的易损性曲线，对所提出的简化塑性损伤模型的有效性与可靠性进行了进一步评价，探讨了地震动作用下LRSFRP约束因素对桥梁构件和系统地震易损性的影响。

关键词：公路桥梁 LRSFRP 塑性损伤模型抗震加固增量动力分析地震易损性曲线

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基于塑性损伤和扩展有限元的混凝土损伤破坏对比研究

基于塑性损伤和扩展有限元的混凝土损伤破坏对比研究

引用

作者：程明华南理工大学

学位级别：硕士

裂缝扩展是导致混凝土结构破坏的重要诱因。随着裂缝萌生、扩展和演化,混凝土会出现强度软化、刚度退化等力学性能劣化的现象。正确描述裂缝的非线性演化不仅有利于进行精细化设计,而且有助于准确评估既有结构的耐久性和安全性,对全面... 详细信息

裂缝扩展是导致混凝土结构破坏的重要诱因。随着裂缝萌生、扩展和演化,混凝土会出现强度软化、刚度退化等力学性能劣化的现象。正确描述裂缝的非线性演化不仅有利于进行精细化设计,而且有助于准确评估既有结构的耐久性和安全性,对全面掌握混凝土结构全生命周期性能具有重要的工程意义。物理试验、理论分析和数值模拟是揭示混凝土全过程破坏规律的三种主要方法,三者优势互补,相辅相成。数值模拟方法具备可重复性高、消耗低等特点,逐渐成为混凝土损伤与破坏全过程分析的重要手段。正确描述裂缝空间位置,并客观反映裂缝引起的不连续位移跳跃是混凝土全过程破坏模拟的关键。针对这两个方面,本文选取扩展有限元和塑性损伤模型这两种具有代表性的混凝土裂缝数值模拟方法进行对比分析。通过对大量混凝土标准验证性试验进行数值模拟,验证两种方法的有效性并探讨其适用性,并进一步探讨总结两种方法各自的优缺点,从而为后续研究奠定基础。一方面,塑性损伤模型将带裂缝固体仍视作连续介质,用基于塑性力学和损伤力学的本构理论描述裂缝引起的力学性能劣化。塑性损伤模型概念简单、应用方便,其数值模拟结果存在严重的网格方向敏感性问题,会给出错误的裂缝路径和虚假的结构破坏模式,导致其全局承载力结果失真。另一方面,扩展有限元是典型的强不连续方法,通过对解空间进行富集从而反映不连续变形模式,具有较高的局部应力和应变精度。在选用了合适的裂缝演化准则的情况下,扩展有限元方法得到的裂缝路径较为准确,同时具有较高的粗网格精度,并且不存在应力锁死导致的分析结果失真问题。通过对比研究发现,裂缝路径的准确预测对两种数值分析方法的模拟结果均有重要影响。特别的,对于塑性损伤模型,网格方向敏感性问题是其亟待解决的难题。而对于扩展有限元,很有必要发展高精度、适用性更好的裂缝演化准则。

关键词：混凝土损伤与破坏力学塑性损伤模型扩展有限元方法网格方向敏感性裂缝演化准则应力闭锁

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高强钢筋高强混凝土连梁形式的有限元研究

高强钢筋高强混凝土连梁形式的有限元研究

引用

作者：张贝贝天津大学

学位级别：硕士

连梁是剪力墙结构设计中容易出现抗剪截面不足导致超筋的难点部位。现行规范已经对这个问题提出了诸如折减连梁刚度、配置交叉斜筋、配筋对角暗撑、双连梁或多连梁等多种解决方案,也有众多国内外学者提出并研究沿连梁梁高设多层约束箍... 详细信息

连梁是剪力墙结构设计中容易出现抗剪截面不足导致超筋的难点部位。现行规范已经对这个问题提出了诸如折减连梁刚度、配置交叉斜筋、配筋对角暗撑、双连梁或多连梁等多种解决方案,也有众多国内外学者提出并研究沿连梁梁高设多层约束箍筋、采用钢纤维高强混凝土、钢骨混凝土的方法,但这些方法均存在一定弊端。如果探寻出一种既具有良好的抗震性能,又保证节省材料,并且施工便利的新连梁形式,势必很受欢迎且被广泛推广采用。本文应用大型通用有限元软件ABAQUS建立有限元模型对连梁形式进行研究,具体分为以下四部分。第一、分析有限元模型的可行性。建立与试验完全相同的有限元模型,将有限元模型结果与试验模型结果对比,得出两者结果的吻合度较大,证实了有限元的可行性。第二、提出试验优化模型。针对试验出现的破坏的薄弱位置(即连梁端部和墙肢的底端),建立仅对薄弱部位加强配筋的有限元模型,其结果与未加强的有限元模型的结果对比,得出结构优化后在弹塑性阶段承载力下降较慢的优势。第三、研究双连梁中间缝宽的大小对整体构件受力的影响。建立五个缝宽不同的双连梁有限元模型,对比各个模型的荷载-位移曲线、各部分的受力情况、以及破损荷载时连梁中间横截面的内力的变化,得出缝宽大小对连梁的受力影响较小的结论。第四、探寻具有优良工程特性的连梁形式。建立七个连梁形式不同的有限元模型,首先对比分析这七个模型的破坏过程,然后对比分析各个模型的荷载-位移曲线,并结合破坏过程从曲线上推断出塑性破坏和脆性破坏,获得曲线上关键点的承载力以及构件的延性,最后通过分析有限元中各模型初期弹性阶段的刚度,获得能解决单连梁中间开缝弹性阶段刚度降低的问题的连梁形式。综上,本文通过分析得到一种既能满足工程抗震性能,又节约材料且施工方便的连梁形式。

关键词：连梁形式抗震性能试验研究整体浇筑高强混凝土塑性损伤模型

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超极限状态预应力混凝土核安全壳损伤与破坏分析

超极限状态预应力混凝土核安全壳损伤与破坏分析

引用

作者：郝定迪华南理工大学

学位级别：硕士

研究预应力混凝土核安全壳在超极限状态下的损伤与破坏的非线性性能,对于保障核电结构服役安全具有十分重要的意义。为了更好地模拟预应力混凝土核安全壳在超极限状态下的非线性行为,本文首先对ABAQUS塑性损伤本构模型进行应用研究,采... 详细信息

研究预应力混凝土核安全壳在超极限状态下的损伤与破坏的非线性性能,对于保障核电结构服役安全具有十分重要的意义。为了更好地模拟预应力混凝土核安全壳在超极限状态下的非线性行为,本文首先对ABAQUS塑性损伤本构模型进行应用研究,采用了一种基于断裂能的软化准则和损伤演化准则的数据表输入方法,并进行了单元测试,构件测试和结构测试,同时也考虑了静力和动力模拟,证明了所采用方法的合理性。为了研究超设计内压对预应力混凝土核安全壳的损伤与破坏,本文考虑不同材料本构修正策略,对某1:4缩尺预应力混凝土安全壳进行超设计内压下的数值模拟研究,揭示了该安全壳模型在超设计内压下的承载能力和破坏形态,并为该预应力混凝土安全壳超极限状态损伤与破坏的数值模拟提供了一种简单有效的方法。为了研究地震作用对预应力混凝土核安全壳的损伤与破坏,考虑超设计地震作用和设计内压的荷载组合,对安全壳结构在超设计地震作用下的力学性能进行了数值模拟研究,分析了不同工况下安全壳的损伤与破坏情况。本文所做的工作揭示了预应力混凝土核安全壳在超设计荷载下的损伤与破坏过程,弥补了国内相关研究的不足,为我国预应力混凝土安全壳的设计及优化提供了参考依据。

关键词：混凝土塑性损伤模型预应力混凝土安全壳静力非线性分析钢筋-混凝土相互作用动力时程分析

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典型混凝土模型在单调和循环荷载下数值模拟应用研究

典型混凝土模型在单调和循环荷载下数值模拟应用研究

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作者：张田昆明理工大学

学位级别：硕士

随着计算机技术的发展,有限元方法成为钢筋混凝土（Reinforced concrete,RC）结构分析的重要研究手段,而RC结构在不同荷载条件下的力学行为比较复杂,选择功能较为全面的混凝土材料模型并建立基于连续介质力学的数值模拟对研究RC结构在... 详细信息

随着计算机技术的发展,有限元方法成为钢筋混凝土（Reinforced concrete,RC）结构分析的重要研究手段,而RC结构在不同荷载条件下的力学行为比较复杂,选择功能较为全面的混凝土材料模型并建立基于连续介质力学的数值模拟对研究RC结构在不同荷载下的力学响应和破坏机理是非常有必要的。本研究分别从混凝土模型的选择、典型混凝土模型初步基准测试及混凝土模型在单调和循环荷载下的数值模拟应用展开研究。本研究分别从RC结构在不同荷载条件下的破坏特征及中/粗尺度有限元分析的特征与要求等角度出发,对比评价了基于连续介质力学的弹塑性模型、弹性损伤模型和弹塑性-损伤耦合模型,最后基于损伤累积模拟的分析要求选择了一种功能比较全面且满足热力学一致性的混凝土塑性损伤（Concrete Damaged Plasticity,CDP）模型作为本研究的分析模型。基于现有的针对混凝土材料属性的研究和有限元单元基准试验（单轴压缩/拉伸、单轴压缩循环/拉伸循环测试）,讨论了混凝土材料属性中的开裂断裂能FG、压碎断裂能Gc、单轴应力-应变曲线、损伤计算模型在CDP模型中的应用和表达。在此基础上,建立了单调荷载下的RC简支梁模型和循环荷载下的RC柱模型,进一步讨论了与CDP模型中塑性流动势G、粘塑性正则化相关的膨胀角?、粘性参数?及讨论了与混凝土开裂-闭合后刚度恢复程度相关的受压刚度恢复因子Wc。基于CDP模型建立了单调荷载下的四种隧道衬砌计算模型,通过对比试验与模拟结果验证了素混凝土（Normal concrete,NC）衬砌、RC衬砌、ECC衬砌和钢筋增强ECC（Reinforeced ECC,R/ECC）衬砌计算模型的可靠性。然后采用剩余承载力RDL概念并结合NC衬砌的裂缝发展情况,完成了隧道衬砌的损伤等级评价。在此基础上,分别以RDL等于80%、60%、40%、20%和0%作为五种不同的损伤状态,建立了RC、ECC、R/ECC套拱、钢板、CFRP片材加固的计算模型,以此研究上述加固方法加固不同损伤NC衬砌的力学行为和加固效果。针对CDP模型中描述循环荷载下混凝土开裂-闭合行为的受压刚度恢复因子Wc的计算方法和应用问题,首先基于混凝土开裂断裂能FG建立了指数型软化应力?-开裂位移w关系,然后在现有的损伤计算模型中比选出适用RC结构分析的损伤计算模型。在此基础上,以混凝土受拉残存断裂能密度gFR与开裂断裂能密度g_f比值的?次方（?为实数）建立了Wc计算模型,并对其演化规律进行了讨论。为解决CDP模型中Wc只支持某一常数定义的局限性,本研究提出了一种基于拉伸损伤水平d_t的模型简化处理办法。通过对多组循环荷载下的RC节点进行了数值模拟并与试验数据比较,验证了Wc计算方法的正确性以及模型简化处理方法的有效性。最后,将建立的Wc计算模型和简化有限元建模技术推广到RC框架结构模拟中并取得较好的模拟结果。

关键词：塑性损伤模型单调/循环荷载损伤衬砌加固 RC结构数值模拟

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基于损伤力学的混凝土重力坝非线性地震响应分析

基于损伤力学的混凝土重力坝非线性地震响应分析

引用

作者：吴凡大连理工大学

学位级别：硕士

为了能够准确评估混凝土大坝抗震承载力,了解大坝破坏机理和破坏形式,需采用能够合理反映混凝土非线性强度和变形特性的本构模型。塑性损伤本构模型能够较好地模拟混凝土结构中弥散微裂纹的产生、扩展和贯通以及最后结构破坏的整个过程... 详细信息

为了能够准确评估混凝土大坝抗震承载力,了解大坝破坏机理和破坏形式,需采用能够合理反映混凝土非线性强度和变形特性的本构模型。塑性损伤本构模型能够较好地模拟混凝土结构中弥散微裂纹的产生、扩展和贯通以及最后结构破坏的整个过程。本文采用Lee和Fenves提出的塑性损伤模型及相关算法,针对大型混凝土重力坝,综合已有研究成果,自行开发静、动力计算分析程序,尝试解决数值求解损伤发展过程中常出现的收敛性差、拉塑性应变过大、应变软化导致的数值解对网格依赖性等问题。主要内容包括： (1)针对拉损伤程度较大时拉伸塑性变形过度增加,无法合理反映裂纹张开、闭合所引起的刚度退化和恢复现象,根据已有研究成果,引入临界受拉损伤变量作为判断依据修正刚度退化变量和塑性应变,合理地模拟损伤区域渐进发展过程。 (2)针对本构模型中的应变软化现象,采用粘塑性正则化方法,使之成为率相关模型,以减小计算结果对网格尺寸的依赖性。 (3)开展模型和程序验证工作。对混凝土试件,分别模拟了单轴拉伸和压缩、双轴拉伸和压缩、循环拉伸和压缩等荷载作用下的损伤演化过程。采用考虑损伤影响的阻尼矩阵,并运用HHT-a积分方法对动力平衡方程进行时间离散,结合率相关本构模型,分析Koyna重力坝在地震荷载作用下的非线性响应和损伤破坏过程。数值算例表明：与实验结果相比较,塑性损伤模型能够很好地模拟混凝土材料在单轴荷载作用下的拉压不等性、损伤对材料刚度和强度的退化影响、拉压反复之后的刚度恢复等力学特性以及在双轴受压荷载作用下的抗压强度的提高。在地震荷载作用下能够较好地模拟Koyna重力坝的非线性响应和损伤破坏过程。计算结果说明该模型能够应用于混凝土结构的非线性分析,为结构的设计、加固以及安全评估提供技术支持。

关键词：混凝土塑性损伤模型粘塑性大开裂重力坝

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PUFA复合材料—混凝土界面剪切剥离行为的理论与试验研究

PUFA复合材料—混凝土界面剪切剥离行为的理论与试验研究

引用

作者：熊伟哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

建筑加固材料与混凝土之间的界面力学问题一直是混凝土加固工程中需要解决的一个基础问题。本文针对新型加固用复合材料聚氨酯粉煤灰（PUFA）与混凝土界面，从面内剪切以及抗弯两种状况下进行了剥离行为的研究。首先，本文从现有文献中... 详细信息

建筑加固材料与混凝土之间的界面力学问题一直是混凝土加固工程中需要解决的一个基础问题。本文针对新型加固用复合材料聚氨酯粉煤灰（PUFA）与混凝土界面，从面内剪切以及抗弯两种状况下进行了剥离行为的研究。首先，本文从现有文献中总结了目前加固用复合材料与混凝土界面力学行为的研究成果。在此基础上，结合PUFA材料本身的特性，通过正交试验设计方法对试验进行了初步设计，设计试件为25个面内剪切剥离试件以及7个抗弯剥离试件。其次，利用通用有限元模拟软件ABAQUS，对PUFA-混凝土界面粘结问题进行了数值模拟。利用现有规范中提供的混凝土单轴本构模型以及试验所测数据对混凝土塑性损伤模型进行标定。在此基础上，对面内剪切试验模型进行数值模拟，并对界面粗糙度该参数的影响进行了分析。最后，通过界面剪切剥离试验，得到了PUFA-混凝土界面层结构、面内剪切的粘结强度和失效模式，并通过拟合方法在荷载滑移曲线的基础上得到了粘结滑移曲线。通过试验数据与数值模拟结果进行对比，验证了数值模拟的可靠性。

关键词：混凝土 PUFA 粘结剥离塑性损伤模型

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冻融循环后钢筋混凝土短柱轴压性能分析

冻融循环后钢筋混凝土短柱轴压性能分析

引用

作者：苏悦铭大连理工大学

学位级别：硕士

目前,冻融破坏已经成为影响钢筋混凝土结构正常使用的重要原因,国内外众多学者对冻融循环后的混凝土开展了破坏机理、力学性能、本构模型等方面的研究,并取得了一定进展。但是,由于冻融作用的复杂性和混凝土结构本身的多样性,此领域尚... 详细信息

目前,冻融破坏已经成为影响钢筋混凝土结构正常使用的重要原因,国内外众多学者对冻融循环后的混凝土开展了破坏机理、力学性能、本构模型等方面的研究,并取得了一定进展。但是,由于冻融作用的复杂性和混凝土结构本身的多样性,此领域尚有研究发展的空间。在目前已有的研究成果中,对冻融循环后钢筋混凝土抗压构件力学性能的研究仍不够完善。针对以上情况,本文利用有限元分析的方法,开展了冻融循环后钢筋混凝土短柱轴压性能的研究。具体工作如下:(1)使用规范中的应力-应变曲线方程作为基本模型方程,根据冻融循环后棱柱体轴压试验的结果建立了冻融循环后C40和C70混凝土的应力-应变曲线;并基于塑性损伤理论,进一步建立了ABAQUS中冻融循环后混凝土的塑性损伤模型。(2)使用本文建立的冻融循环后混凝土的本构模型,利用ABAQUS软件进行了冻融循环后混凝土棱柱体轴压和立方体抗压强度的有限元分析。通过有限元分析结果与试验结果的对比,验证了本文建立的冻融循环后混凝土本构模型的适用性。此外,根据冻融循环后混凝土立方体抗压强度的有限元分析结果,建立了不同冻融循环次数下C40混凝土立方体抗压强度与轴心抗压强度的换算关系。(3)使用本文建立的冻融循环后混凝土的本构模型及强度换算关系,利用ABAQUS软件进行了冻融循环后钢筋混凝土短柱轴压的有限元分析,根据有限元分析结果得出了冻融循环后钢筋混凝土短柱的破坏形态、峰值荷载、荷载-应变曲线等力学性能的规律。(4)开展了冻融循环后钢筋混凝土短柱轴压承载力的分析,对冻融循环后不同配筋率的试件进行了极限承载力的参数分析及拟合。研究结果表明,采用混凝土规范给出的普通混凝土应力-应变曲线来描述冻融循环后混凝土的本构关系是可行的;在同一配筋率下,随冻融循环次数的增加,短柱试件的极限承载力逐渐下降,峰值应变逐渐上升,荷载-应变曲线逐渐趋于平缓;随冻融循环次数的增加,短柱试件的极限承载力随纵筋配筋率增大而提升的程度逐渐下降,混凝土与钢筋之间协同工作的性能逐渐下降。

关键词：冻融循环塑性损伤模型有限元分析钢筋混凝土短柱

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超高性能混凝土梁抗剪性能研究

超高性能混凝土梁抗剪性能研究

引用

作者：刘亮长安大学

学位级别：硕士

超高性能混凝土梁以其显著的承载力,受到研究者的青睐。本文通过试验和Abaqus有限元软件对超高性能混凝土梁的抗剪承载力进行研究,主要包括以下几方面内容:(1)通过8根超高性能混凝土梁和1根高强混凝土梁的抗剪试验,研究剪跨比、配箍率... 详细信息

超高性能混凝土梁以其显著的承载力,受到研究者的青睐。本文通过试验和Abaqus有限元软件对超高性能混凝土梁的抗剪承载力进行研究,主要包括以下几方面内容:(1)通过8根超高性能混凝土梁和1根高强混凝土梁的抗剪试验,研究剪跨比、配箍率及钢纤维掺量对超高性能混凝土梁抗剪性能的影响。试验结果表明,9根试件的破坏状态均是剪切破坏;随着钢纤维掺量的增加,剪跨比的减小,配箍率的增大,抗剪承载力增大,变形能力增加。(2)采用法国规范推荐公式、徐海宾法、塑性上限理论、Dinh抗剪模型简化计算法、基于《混凝土结构设计规范》的梁抗剪承载力计算回归式及基于《纤维混凝土结构设计规程》的梁抗剪承载力计算回归式对所收集的83根超高性能混凝土梁进行了抗剪承载力预测分析。研究结果表明,法国规范推荐公式与Dinh抗剪模型简化计算法对超高性能混凝土梁抗剪承载力预测明显低于试验值;徐海宾法与塑性上限理论对超高性能混凝土梁抗剪承载力预测值与试验值较为接近;采用《规范》的梁抗剪承载力计算回归式及基于《规程》的梁抗剪承载力计算回归式对超高性能混凝土梁抗剪承载力预测提高了计算的精确度。(3)采用Abaqus有限元软件对超高性能混凝土梁建立数值模型,并按位移进行加载。在模拟试件受到静荷载的过程中,引入塑性损伤模型来模拟超高性能混凝土梁的损伤;研究了数值结果与试验结果;得到了试件的塑性损伤图。研究结果表明,引入的塑性损伤模型能较好地显示超高性能混凝土梁的塑性损伤,梁跨中挠度与承载力关系与试验结果吻合良好。

关键词：超高性能混凝土梁抗剪性能计算方法非线性有限元塑性损伤模型

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裂缝灌浆处置的PC斜拉桥模型试验与CDP模型研究

裂缝灌浆处置的PC斜拉桥模型试验与CDP模型研究

引用

作者：张德培长沙理工大学

学位级别：硕士

预应力混凝土(PC)斜拉桥无论在数量还是在跨度上,都在中国交通运输网络中扮演着极为重要的角色。调查发现长期超重交通荷载作用下的PC斜拉桥主梁病害频发、出现主梁开裂问题,极限超重荷载作用下主梁刚度下降;此外,合龙段开裂问题也一直... 详细信息

预应力混凝土(PC)斜拉桥无论在数量还是在跨度上,都在中国交通运输网络中扮演着极为重要的角色。调查发现长期超重交通荷载作用下的PC斜拉桥主梁病害频发、出现主梁开裂问题,极限超重荷载作用下主梁刚度下降;此外,合龙段开裂问题也一直引起工程人员极大关注。常规加固手段要求限制交通或受到交通干扰,如何在不影响交通的情况下迅速对PC斜拉桥开裂主梁处理成为一个需要重视的问题。论文主要工作及成果总结如下:1、在查阅相关文献资料的基础上,对PC斜拉桥的发展历史及桥梁加固的常用方法与研究现状进行了总结;详细介绍了混凝土本构模型研究的理论,包含弹性理论、塑性理论、内时理论和断裂损伤理论;总结了超高性能混凝土(UHPC)本构关系的研究现状,为后续研究工作提供了理论基础。2、以某PC斜拉桥为背景,开展了该桥节段缩尺模型试验,对试验梁分工况加载至破坏;对梁体开裂区域进行裂缝灌浆封闭处置后再采用相同的工况加载;对两次试验加载过程中的挠度、索力值与裂缝发展情况监测并进行对比。结果表明:PC斜拉桥在超重交通荷载作用下主梁刚度严重下降,裂缝灌浆处置可以提升损伤主梁的刚度,但刚度难以恢复至未损伤之前;裂缝灌浆处置主梁抗裂性不如原主梁,但抗裂性仍满足《规范》相关要求。3、基于《规范》与现有研究,选取了混凝土塑性损伤(concrete damage plastic,简称CDP)模型的损伤参数,推导了用于ABAQUS中CDP模型的输入数据,包含C50混凝土与UHPC的损伤输入数据,在没有相关实验数据情况下可以进行借鉴与参考。4、建立了考虑塑性损伤的PC斜拉桥节段试验的ABAQUS数值模型,包含完全模拟原试验与裂缝灌浆试验的模型1、2,在试验梁底增加UHPC层的模型3,并将有限元计算结果与试验数据对比。结果显示:有限元计算挠度、索力与裂缝发展规律与试验吻合,且数据相差不大;梁底受拉区增加UHPC层可以大幅提升损伤主梁的抗裂性,提升损伤主梁的刚度。以上结果表明,有限元模型与试验吻合良好,CDP模型能较好模拟混凝土结构在复杂受力状况下的力学性能。

关键词： PC斜拉桥裂缝灌浆模型试验本构模型塑性损伤模型数值模拟分析 UHPC

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