全預(yù)應(yīng)力混凝土梁動力性能研究及有效預(yù)應(yīng)力識別.pdf

1、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)是依靠張拉力筋來建立具有內(nèi)應(yīng)力的混凝土結(jié)構(gòu)。預(yù)應(yīng)力筋的有效或失效直接關(guān)系到預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的安全性、適用性與耐久性。工程實踐表明，由于力筋的嚴重損壞而引起的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件破壞是不可挽回的。因此，正確地評估預(yù)應(yīng)力損失至關(guān)重要。除非在預(yù)應(yīng)力構(gòu)件施工時就安裝有效的智能監(jiān)測儀器和設(shè)備，否則，結(jié)構(gòu)中力筋的實際預(yù)應(yīng)力是很難用常規(guī)的檢測方法和手段進行量測的。
　　 本文擬采用振動測試的方法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識別的方法研究預(yù)應(yīng)力混凝土

2、梁的現(xiàn)存預(yù)應(yīng)力。首先在收集以往試驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上補充新的試驗；對試驗數(shù)據(jù)進行理論分析，找出決定預(yù)應(yīng)力混凝土梁頻率與預(yù)應(yīng)力變化間的內(nèi)在聯(lián)系；修正預(yù)應(yīng)力混凝土梁的動力模型，編寫修正后的參數(shù)化APDL和UIDL有限元程序；用已有的試驗數(shù)據(jù)對有限元計算程序進行驗證，用驗證過的有限元程序生成更多的仿真梁數(shù)據(jù)，以彌補試驗數(shù)據(jù)的不足以及在室內(nèi)無法實現(xiàn)的大型預(yù)應(yīng)力混凝土梁的試驗；用試驗數(shù)據(jù)和仿真梁數(shù)據(jù)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，構(gòu)建預(yù)測預(yù)應(yīng)力混凝土梁現(xiàn)存預(yù)應(yīng)力的

3、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并且用預(yù)留的數(shù)據(jù)組進行仿真，檢測神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的泛化能力。為此，本文進行了以下工作：
　　 1、進行了8根預(yù)應(yīng)力混凝土梁的動力性能試驗，通過總結(jié)以往的試驗數(shù)據(jù)和分析本次的試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不管何種強度等級的混凝土、不論預(yù)應(yīng)力筋的布置位置如何，預(yù)應(yīng)力混凝土梁的自振頻率都隨預(yù)應(yīng)力的增大而升高。但是當梁的長細比和預(yù)應(yīng)力筋的偏心距不相同時，自振頻率升高的幅度不盡相同。
　　 2、采用單次加載的測試程序?qū)炷恋淖冃文Ａ窟M行了測試

4、。測試結(jié)果表明，在施加的壓力較小的情況下（壓應(yīng)力小于混凝土抗壓強度設(shè)計值的50%），單次加載的混凝土變形模量隨壓應(yīng)力的增加而呈上升趨勢。
　　 3、為了分析預(yù)應(yīng)力混凝土梁自振頻率隨預(yù)應(yīng)力的增加而上升的原因，首先采用了正交異性材料動力模型，結(jié)果表明將預(yù)應(yīng)力混凝土梁當作正交異性材料時，其頻率隨著預(yù)應(yīng)力的增加有增加的趨勢，但是這種分析方法需要解高階聯(lián)立方程，計算繁瑣，結(jié)果亦不十分精確。
　　 4、用有限元理論對預(yù)應(yīng)力混凝土梁進

5、行分析，并用能量法推導(dǎo)出特征值和特征向量的動力方程，分析方程中涉及到的各項，發(fā)現(xiàn)在方程中不直接出現(xiàn)預(yù)應(yīng)力項，而隨壓力變化的彈性模量出現(xiàn)在了剛度矩陣和阻尼矩陣中，這可以印證混凝土變形模量隨壓力的增大而增加，從而引起了預(yù)應(yīng)力梁自振頻率升高的試驗結(jié)果。
　　 5、將預(yù)應(yīng)力混凝土梁看作兩端承受壓力的梁式結(jié)構(gòu)，同時將預(yù)應(yīng)力鋼絞線受拉后具有的剛度加入到了混凝土的剛度中共同作為預(yù)應(yīng)力混凝土梁的剛度值，將預(yù)應(yīng)力混凝土梁當作分布參數(shù)系統(tǒng)，推導(dǎo)了兩

6、端簡支情況下的自振頻率計算公式，在公式中包含預(yù)應(yīng)力的項最終被約去，也就是說如果把預(yù)應(yīng)力混凝土梁當作普通的線彈性材料看待的話，梁的自振頻率與預(yù)應(yīng)力沒有任何關(guān)系，只有考慮到混凝土的變形模量隨壓力不斷變化，才可以解釋預(yù)應(yīng)力梁的頻率變化規(guī)律。
　　 6、利用大型商業(yè)有限元分析軟件Ansys編寫計算預(yù)應(yīng)力混凝土梁靜力和動力性能的參數(shù)化程序，通過輸入相應(yīng)的參數(shù)定制需要計算的梁模型。根據(jù)前面的研究結(jié)果，在計算動力性能時將預(yù)應(yīng)力混凝土梁的彈性模

7、量作為預(yù)應(yīng)力的變量，通過映射分析，找到了決定剛度和頻率變化的組合因素，通過回歸分析得到這種映射的函數(shù)關(guān)系。將這種函數(shù)關(guān)系用在預(yù)應(yīng)力混凝土梁動力模型中，計算結(jié)果表明，采用這種修正后的Ansys模型計算的自振頻率與試驗結(jié)果吻合較好。為了彌補試驗數(shù)據(jù)的不足，采用已經(jīng)修正好的Ansys模型計算了一批不同截面尺寸、不同長度、不同布筋方式、不同混凝土強度的梁的數(shù)據(jù)，作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入。
　　 7、在已知預(yù)應(yīng)力大小的情況下為了預(yù)測預(yù)應(yīng)力混凝土