文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文
预应力混凝土简支梁的挠度与刚度研究
姓名:孙尧州
申请学位级别:硕士
专业:结构工程
指导教师:张耀庭
20061031
摘要
随着预应力技术的发展,预应力混凝土结构在土木工程中的应用日益广泛。预应
力混凝土梁与普通钢筋混凝土梁相比,由于结构采用了高强度材料,显得更加纤细,
因而其挠度计算尤为重要。有关预应力混凝土梁的挠度计算,国内外学者提出了不少
计算方法,但几乎都是以满足工程要求为前提的近似经验公式。因此,对预应力混凝
土梁的挠度和刚度问题开展深入研究显得十分必要。
论文首先采用我国《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)和《美国混凝土房
屋建筑规范》(ACI318-99)建议的挠度公式,对预应力混凝土梁进行了计算,并将计
算结果与试验结果进行了对比。计算表明:GB50010-2002 公式的计算结果在梁未开
裂时与试验结果比较吻合,美国 ACI318-99 中的计算公式对开裂后的计算相对准确。
但这两种规范对处于开裂荷载附近的计算均不是很理想,而且,对于钢筋屈服后的挠
度计算,上述规范公式的计算值均不能很好地与试验结果吻合。
随后利用大型有限元程序 ANSYS 对梁进行了全过程非线性分析,模拟结果与试
验结果吻合较好,但在梁接近破坏时也存在较大误差,主要原因是模拟约束与试验条
件之间存在差异。因此,寻求合理的支座约束需要做进一步的研究。
针对规范经验公式和 ANSYS 分析所存在的问题,论文采用试验、数值分析和理
论分析相结合的方法,考虑几何非线性和材料非线性对预应力梁挠度的影响,研究预
应力混凝土梁挠度及短期刚度的计算方法,最终推导了基于有效惯性矩法的挠度计算
公式。该公式能较好地模拟三折线荷载挠度曲线,但是在开裂荷载和屈服荷载附近的
计算并不是很理想,而且计算公式过于复杂,需要作进一步简化。
关键词:预应力混凝土挠度刚度非线性弯矩曲率有效惯性矩
I
ABSTRACT
With the development of prestressing, more and more prestressed concrete structures
were extensively used in civil engineering. Compared with reinforced concrete beams, the
prestressed ones are more slimmer due to the usage of high strength materials, so it is very
important to study their deflection. Many methods on calculation of deflection of
prestressed concrete beams have been proposed both at home and abroad, most of which
were empirical formulas for approximate engineering calculation. Thus, further study on
deflection and stiffness of the prestressed beams is necessary.
First, formulas on calculation of deflection specified in both the Chinese Concrete
Design Code GB50010-2002 and ACI318-99 were adopted, and pared calculation
results with test results. It is found that calculation results from formulas specified in
GB50010-2002 agree with the test results on uncracked prestressed concrete beams to a
great extent, and formulas specified in ACI318-99 are more suitable for calculation of
those postcracked prestressed concrete beams, but formulas in both codes are not ide