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基于混合壳单元法预应力混凝土T梁的受力性能

张剑 叶见曙 张峰 邹黎琼

张剑, 叶见曙, 张峰, 邹黎琼. 基于混合壳单元法预应力混凝土T梁的受力性能[J]. 交通运输工程学报, 2007, 7(4): 79-83.
引用本文: 张剑, 叶见曙, 张峰, 邹黎琼. 基于混合壳单元法预应力混凝土T梁的受力性能[J]. 交通运输工程学报, 2007, 7(4): 79-83.
Zhang Jian, Ye Jian-shu, Zhang Feng, Zou Li-qiong. Mechanical behavior of prestressed concrete T beam based on mixed shell element method[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2007, 7(4): 79-83.
Citation: Zhang Jian, Ye Jian-shu, Zhang Feng, Zou Li-qiong. Mechanical behavior of prestressed concrete T beam based on mixed shell element method[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2007, 7(4): 79-83.

基于混合壳单元法预应力混凝土T梁的受力性能

基金项目: 

国家西部交通建设科技项目 200331822315

江苏省交通科学研究计划项目 04Y051

详细信息
    作者简介:

    张剑(1978-), 男, 安徽青阳人, 东南大学工学博士研究生, 从事桥梁结构非线性研究

    叶见曙(1948-), 男, 湖北武汉人, 东南大学教授

  • 中图分类号: U441

Mechanical behavior of prestressed concrete T beam based on mixed shell element method

More Information
  • 摘要: 为了准确预测与评估预应力混凝土T梁的力学性能, 利用混合壳单元建立了T梁有限元计算模型, 对T梁从完好状态至破坏状态的力学行为进行了非线性分析。T梁中弯曲预应力钢筋采用组合壳单元模型, 应用虚功原理推导了其对组合壳单元刚度矩阵的贡献, 梁底平直预应力钢筋采用分层壳单元模型; 利用Owen双参数屈服准则和Hinton压碎准则描述混凝土材料非线性特性, 采用双折线本构模型模拟钢筋材料。分析结果表明: 混合壳单元法计算结果与试验结果吻合良好, 弹性阶段的T梁刚度折减不明显, 非线性阶段刚度发生明显折减, 跨中预应力钢筋应力增长幅度最大, 因此, 混合壳单元法对预应力混凝土T梁力学行为分析是有效的。

     

  • 图  1  T梁截面

    Figure  1.  Cross sections of T beam

    图  2  平直预应力钢筋的分层壳元模型

    Figure  2.  Layered shell element model of straight prestressed steel

    图  3  弯曲预应力钢筋的组合壳元模型

    Figure  3.  Combined shell element model of curving prestressed steel

    图  4  预应力混凝土T梁的构造及加载方式

    Figure  4.  Configuration of prestessed concrete T beam and positions of added loads

    图  5  跨中荷载-挠度曲线

    Figure  5.  Load-displacement curves in middle span

    图  6  1/4跨荷载-挠度曲线

    Figure  6.  Load-dsplacement curves in 1/4 span

    图  7  梁底预应力钢筋的应力-荷载曲线

    Figure  7.  Stress-load curves of prestessed steel at bottom

    表  1  跨中的刚度折减

    Table  1.   Stiffness degradation in middle span

    荷载步 荷载/kN 跨中挠度/mm 荷载比跨中挠度/(kN·mm-1) 刚度折减程度/%
    1 0.00 0.00 弹性阶段
    2 80.00 6.00 13.32 100.00
    11 630.60 48.26 13.07 98.07
    14 765.60 61.41 12.47 93.58
    15 810.80 67.52 12.01 90.14 非线性阶段
    17 900.80 86.48 10.42 78.18
    20 1 035.80 199.11 5.20 39.05
    22 1 130.00 551.65 2.05 15.38
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    表  2  跨中预应力钢筋的应力重分布

    Table  2.   Redistribution of stress in middle span

    荷载步 荷载/kN 应力/MPa 荷载增量/kN 应力增量/MPa 应力增长率/(MPa·kN-1) 重分布系数
    1 0.00 1 050.00 弹性阶段
    2 80.00 1 076.96 80.00 26.96 0.34 1.00
    11 630.60 1 310.38 45.00 33.89 0.75 2.23
    14 765.60 1 451.43 45.00 22.71 0.50 1.50
    15 810.80 1 471.05 45.20 19.62 0.43 1.29 非线性阶段
    17 900.80 1 508.84 45.20 27.10 0.60 1.78
    20 1 035.80 1 543.97 45.00 6.73 0.15 0.44
    22 1 130.00 1 597.02 49.20 34.67 0.70 2.09
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  • 收稿日期:  2006-11-03
  • 刊出日期:  2007-08-25

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