基于OpenSees無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁動力特性有限元分析.pdf

1、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)在工程中得到越來越廣泛的應(yīng)用。經(jīng)過張拉的預(yù)應(yīng)力筋致使結(jié)構(gòu)中存在內(nèi)應(yīng)力,力筋中有效應(yīng)力的大小直接關(guān)系到在役預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性等結(jié)構(gòu)安全評估指標(biāo)。工程實踐表明,在役預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)力筋中預(yù)應(yīng)力的損失會引起結(jié)構(gòu)或構(gòu)件不可挽回的破壞。因此,預(yù)應(yīng)力損失的檢測是預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)健康檢測和監(jiān)測的重要內(nèi)容。隨著計算機水平的提高及結(jié)構(gòu)工程學(xué)科的長足發(fā)展,動力特性的有限元分析已日益成為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)健康狀況檢測與監(jiān)控中不可或缺的方

2、法。
　　本文在開源的有限元程序Open Sees的框架下,提出了預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)基于纖維單元的有限元分析方法。本文主要完成了以下工作:
　　(1)文中簡要介紹了Open Sees軟件內(nèi)部主要結(jié)構(gòu)和各模塊相互協(xié)調(diào)的機理。對纖維單元模型中各材料本構(gòu)關(guān)系的相關(guān)基礎(chǔ)理論知識進行了介紹和歸納。
　　(2)采用分離式建模的方式對無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁建立基于OpenS ees的有限元纖維模型,對預(yù)應(yīng)力梁的動力特性進行了有限元模擬分

3、析。并詳細(xì)闡述了預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有限元模型的建立及動力特性分析過程中遇到的關(guān)鍵技術(shù)問題。
　　(3)引用兩組無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土試驗梁進行動力特性有限元分析,數(shù)值分析結(jié)果與試驗結(jié)果符合較好。簡要探討了截面幾何特性、動力特性、力學(xué)參數(shù)等對振動頻率的影響關(guān)系,并對比兩組試驗梁數(shù)據(jù)及對預(yù)應(yīng)力混凝土梁彎曲振動計算公式進行探討分析,得出結(jié)論:在一定范圍內(nèi),力筋的偏心距與張拉力對梁振動頻率的影響存在一個平衡關(guān)系。當(dāng)偏心距的影響較大時,梁的頻

4、率隨著預(yù)應(yīng)力的增大而增大;當(dāng)張拉力的影響較大時,梁的頻率隨著預(yù)應(yīng)力的增大而降低;當(dāng)二者平衡時,則梁的頻率隨張拉力的增大將不再變化或變化微小。
　　(4)考慮預(yù)應(yīng)力筋偏心布置的影響,基于動力學(xué)理論推導(dǎo)了無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁彎曲振動固有頻率的計算公式。直觀的表述了各個影響因素與固有頻率的定性關(guān)系,推導(dǎo)了預(yù)應(yīng)力對振動頻率影響的界限所在。并在此基礎(chǔ)上提出了計算有效應(yīng)力的新思路:擬合了中間量有效剛度的計算公式,將其代入振動方程,通過逆向運算