文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文
基于复合材料力学方法的预应力梁频率研究
姓名:邹冰川
申请学位级别:硕士
专业:结构工程
指导教师:张耀庭
20061031
摘要
由于预应力混凝土本身的优点,预应力混凝土结构在现有建筑物中所占的比例越
来越大。随着时间的推移以及经济的发展,这些建筑物在使用过程中出现了不同程度
的损坏。而由于预应力结构的特殊性,当预应力筋中的预应力损失过大时,建筑物的
破坏将是无先兆的,破坏性很大,因此预应力筋中现存预应力的检测技术是当前结构
健康监测与检测的一个重要方面。本文从结构的动力性能出发,将钢筋混凝土看作复
合材料,并考虑梁的横向剪切影响,对预应力混凝土梁频率与预应力的关系进行了探
讨,重点对无粘结全预应力梁的频率与预应力之间的关系进行了研究。
本文按照梁两端承受压力的方式用 ANSYS 建立了预应力混凝土梁的有限元动力
计算模型,进行了试验梁频率的计算,计算结果表明:频率的计算值是随着梁中预应
力的增加而减小的,而这种趋势与试验的结果相反。因此,把钢筋混凝土看作各向同
性体进行预应力混凝土梁动力建模计算是不太合适的。可以编写预应力梁动力性能计
算程序来进一步分析,以便通过改进有限元计算程序来反映试验结果。
本文从课题组及 Saiidi 等人所做试验结果入手,针对试验结果与传统的线弹性理
论分析结论相反的情况,依据钢筋混凝土梁在本质上为复合材料梁,用各向异性材料
力学的方法,建立了预应力简支梁的微分方程。同时,采用复合材料弹性系数的计算
公式,用该微分方程对预应力混凝土简支梁的频率进行了计算,并与试验结果进行了
对比。计算表明:按本文方法进行梁的频率计算的结果在变化趋势上与试验结果一致,
在预应力梁一、二阶频率的计算上精度较高;最后,从计算结果与试验结果比较的基
础上,回归得出梁频率与预应力的关系。
关键词:全预应力梁预应力混凝土预应力复合材料各向异性频率
I
Abstract
For the characters of prestressed concrete, prestressed constructions have increasing
scales in the all constructions. With the temporal proceed and the development of economy,
the prestressed constructions have appeared different scathe in vary aspects. As the
particularity of prestressed structures, there are serious aftermaths without foreboding
when the loss of prestress is too large. So the detections of prestressing force in the
structures are important parts of the health monitoring and detection of prestressed
concrete structures. The paper discusses the relation of frequencies of prestressed concrete
beam and prestressing force based on the dynamic performance of beam. The reinforced
concrete is regarded posite material and considered the transverse shear effects. The
paper discusses chiefly the relationship between the frequencies and prestressing forces of
unbonded prestressed concrete beam.
The dynamic finite element model of prestressed concrete beam is created with
ANSYS method of supported pressure on each side of beam. And the frequencies of beam
are calculated with the finite ele