基于OpenSees無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁動(dòng)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(lái)越廣泛的應(yīng)用。經(jīng)過(guò)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(píng)估指標(biāo)。工程實(shí)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(huì)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(cè)是預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)健康檢測(cè)和監(jiān)測(cè)的重要內(nèi)容。隨著計(jì)算機(jī)水平的提高及結(jié)構(gòu)工程學(xué)科的長(zhǎng)足發(fā)展,動(dòng)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(cè)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(jiǎn)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(jī)理。對(duì)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(shí)進(jìn)行了介紹和歸納。
　　(2)采用分離式建模的方式對(duì)無(wú)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(duì)預(yù)應(yīng)力梁的動(dòng)力特性進(jìn)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(dòng)力特性分析過(guò)程中遇到的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。
　　(3)引用兩組無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土試驗(yàn)梁進(jìn)行動(dòng)力特性有限元分析,數(shù)值分析結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果符合較好。簡(jiǎn)要探討了截面幾何特性、動(dòng)力特性、力學(xué)參數(shù)等對(duì)振動(dòng)頻率的影響關(guān)系,并對(duì)比兩組試驗(yàn)梁數(shù)據(jù)及對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土梁彎曲振動(dòng)計(jì)算公式進(jìn)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(duì)梁振動(dòng)頻率的影響存在一個(gè)平衡關(guān)系。當(dāng)偏心距的影響較大時(shí),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(shí),梁的頻率隨著預(yù)應(yīng)力的增大而降低;當(dāng)二者平衡時(shí),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(dòng)力學(xué)理論推導(dǎo)了無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁彎曲振動(dòng)固有頻率的計(jì)算公式。直觀的表述了各個(gè)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(duì)振動(dòng)頻率影響的界限所在。并在此基礎(chǔ)上提出了計(jì)算有效應(yīng)力的新思路:擬合了中間量有效剛度的計(jì)算公式,將其代入振動(dòng)方程,通過(guò)逆向運(yùn)算