试析体外预应力加固钢筋混凝土梁受弯性能研究

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1、同济大学土木工程学院硕士学位论文体外预应力加固钢筋混凝土梁受弯性能研究姓名：卢晓军申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：熊学玉20090601摘要体外预应力加固即在受力构件的外侧采用外加预应力筋(粗钢筋、钢绞线或高强钢丝)，使外加预应力筋与构件共同作用，组成复合构件，对构件进行补强和加固，以提高受力构件的承载力、刚度和抗裂性能。体外预应力加固法将卸载和加固结合在一起，可以较好地发挥新老构件协同工作的能力，克服其它加固法难以避免的应力应变滞后的问题，是一种有效的主动加固方法。文中阐述了体内有粘结预应力梁、体内无粘结预应力梁、体外预应力梁及体外预应力加固梁之间的不同之处；并总结了国内外学者以

2、及各国规范对体内无粘结预应力梁、体外预应力梁及体外预应力加固梁的预应力筋应力增量的计算方法且指出了不足之处；然后从体外预应力加固梁预应力筋应力增量的本质出发，利用已有的试验证明，建立了应力增量和挠度增量之间的关系模型；而且分析了体外预应力梁的二次效应影响，不同的转向块布置及外荷载形式对梁带来的二次效应是不一样的，并给出了建议措施。文中对既有体外预应力加固梁试验受力全过程进行了有限元模拟，所建立的有限元模型和实现方法能准确而有效地模拟不同试验梁受力直至极限破坏的全过程，并从有限元模型中提取体外预应力筋应力增量和跨中挠度增量之间的关系，验证了两者之间的线性关系，并且对两者进行了线性回归，从相关系

3、数上可以看出两者之间的线性相关程度非常高。文中用ANSYS软件进行了九组数值模拟试验，对影响到体外预应力加固梁受弯性能的因素进行详细的研究。通过对各组模型梁的受弯性能进行比较分析，更加深刻地研究体外预应力加固梁的受弯性能和体外预应力筋应力增量的本质规律，并提出体外预应力加固梁预应力筋应力增量的计算方法。最后利用本文提出的计算方法计算了新加坡的Kiang．HweeTan和Chee-KhoonNg所做的体外预应力加固试验以及王少喻所做的体外预应力加固试验，通过比较发现：本文计算方法的计算值与试验实测值吻合良好，本文计算方法对体外预应力加固梁的计算有较高的精度，取得了满意的结果。关键词：体外预应力

4、，加固，应力增量，受弯性能，非线性有限元AbstractABSTRACTStrengtheningbyexternalprestressingisthatexternalprestressingtendon(steel，steelstrandorhi【gh—strengthsteelwire)isforcedtostrengthencomponenttoformcompositecomponentinordertoimprovethebearingcapacity,stiffnessandcrackresistanceofcomponent．Themethodofstrengtheningb

5、yexternalprestressingwhichisalleffectiveandinitiativestrengtheningwayeombinatesunloadingwithstrengtheningtomakeoldandnewcomponentworktogetherandavoidtheproblemofstressandstrainhysteresis．Thepaperdescribesthedifferencesamongunbondedprestressedbeams，bondedprestressedbeams，externalprestressedbeamsandb

6、eamsstrengthenedbyexternalprestressingandsumsupthemethodofcalculatingstressincrementofexternalprestressedbeamsandbeamsstrengthenedbyexternalprestressing．Andthen，thepapermakesuseofteststoestablishtherelationshipmodelbetweenstressincrementanddeflectionincrementalfromthenatureofstressincrementofbeamss

7、trengthenedbyexternalprestressing．Thepaperanalysesthesecond—ordereffectofexternalprestressedbeams，differentkindsoflayoutofdeviatorsandformofloadleadtodifferentkindsofsecond—ordereffect．Thepapergivestherecom