預應力混凝土發(fā)展的近70年以來,預應力混凝土結構以其采用較高強度等級混凝土和抗裂性能,已經廣泛運用于跨海大橋、隧道、碼頭、工業(yè)建筑、高速公路和高速鐵路等重大工程。隨著人類工業(yè)化進程,能源的持續(xù)消耗,已經對自然環(huán)境造成了不小的破壞,其中,酸雨對于混凝土結構的侵蝕作用已經十分嚴重,國內外基于混凝土和預應力筋腐蝕的預應力混凝土結構的受力性能研究較少,關于酸雨腐蝕下預應力混凝土梁受力性能的數值模擬更是鮮有探討。為了研究酸雨腐蝕下預應力混凝土梁受力性能的數值模擬,本文對腐蝕后的混凝土棱柱體試塊進行單軸受壓應力-應變試驗,研究在模擬酸雨環(huán)境腐蝕后混凝土棱柱體試塊的力學性能劣化規(guī)律。通過ANSYS有限元數值分析對預應力混凝土梁純彎性能和抗震性能進行研究分析,將試驗值和模擬值對比,驗證了模型的有效性,并進行參數分析。本文的主要研究工作如下:(1)根據江西近十年來的降雨情況配置模擬酸雨溶液,并制作84個混凝土棱柱體試塊對其浸泡腐蝕,與課題組進行的預應力混凝土梁通電腐蝕試驗同期進行。待混凝土棱柱體試塊達到腐蝕齡期后進行單軸受壓應力-應變試驗,分析腐蝕后混凝土的表觀特征、軸壓破壞特性以及測得的腐蝕混凝土受壓應力-應變曲線以及彈性模量。對受壓應力-應變曲線的特征值,如峰值應力、峰值應變、極限應變、彈性模量進行多元回歸分析,擬合得到曲線特征值在不同混凝土強度和不同腐蝕齡期下的對應關系方程。并對混凝土棱柱體試塊的應力-應變曲線進行擬合,為后續(xù)梁構件的純彎試驗和低周反復加載試驗的模擬打下基礎。(2)介紹了有限元分析軟件ANSYS的建模方法和選用的材料單元模型,并對本課題組同期進行的預應力混凝土梁純彎試驗進行ANSYS數值模擬,確定了有限元模型建立時的參數選擇以及邊界條件,將腐蝕混凝土試驗得到的軸心受壓應力-應變曲線特征值代入模型中,并對數值模擬的結果與試驗值進行對比,通過對比裂縫分布圖、Von Mises應力云分布圖、以及預應力混凝土梁的跨中荷載-位移曲線,驗證模型的有效性。并對驗證后的模型進行了參數分析,從混凝土強度、非預應力筋強度以及初張拉力三個變量分析預應力混凝土梁純彎性能。(3)對本課題組同期進行的預應力混凝土低周反復試驗進行ANSYS數值模擬,確定了有限元模型建立時的參數選擇以及邊界條件,將腐蝕混凝土試驗得到的本構曲線特征值代入模型中,并對數值模擬的結果與試驗值進行對比,通過對比滯回曲線、骨架曲線、耗能能力來驗證了模型的有效性。并對驗證后的模型進行參數分析,從非預應力筋強度、鋼絞線腐蝕率、混凝土強度以及初張拉力四個變量分析預應力混凝土梁的抗震性能。
【學位單位】：華東交通大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：X517;TU378.2
【部分圖文】：

圖 2.1 混凝土浸泡腐蝕Fig 2.1 Concrete immersion corrosion2 試驗加載制度及加載試驗方法加載制度通過混凝土棱柱體軸心抗壓強度試驗可得到彈性模量和泊松比，以及應力-應沿試件高度中軸線處的兩側對稱面幾何中心位置貼縱向應變片，在混凝土棱柱之間選擇平整面，在其幾何中心位置貼橫向應變片。試驗按《普通混凝土力學方法標準》中規(guī)定的方法進行加載，圖 2.2 為加載制度。

圖 2.1 混凝土浸泡腐蝕Fig 2.1 Concrete immersion corrosion制度及加載試驗方法棱柱體軸心抗壓強度試驗可得到彈性模量和泊松比，以及應中軸線處的兩側對稱面幾何中心位置貼縱向應變片，在混凝土整面，在其幾何中心位置貼橫向應變片。試驗按《普通混凝土中規(guī)定的方法進行加載，圖 2.2 為加載制度。

力—應變全曲線的下降段，后半段采用位移作為控制條心抗壓試驗完成后，取同組的另三個試塊進行彈性模量算模量 Ec，按下式計算：Ec = ( a 0) L/(A △ n) 土抗壓彈性模量(MPa)；Fa-終荷載，1/3fcp時對應的荷載值(N)；FN)；L-測量標距(mm)；應變片柵長：（8cm）；A-試件承壓面積側在 Fa及 F0作用下平均變形差 (mm)：△n=((εa（左）+εa（右）)/2-(應變；ε0-F0時標距間試件應變。果土表觀特征在模擬酸雨溶液中浸泡，待全部達到相應腐蝕時長后，取
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本文編號：2868336