摘 要

近年来，预应力钢筋混凝土梁由于跨越能力较大，造价较低等特点，在工程建设中广泛使用。后张法的预应力施工技术逐渐成为桥梁建设的核心技术。然而在桥梁设计中，如何有效的使用预应力经常成为设计计算中的难点，因此掌握对其承载能力分析评价显得尤为关键。本论文详细阐述了预应力混凝土的发展和现状，对预应力混凝土简支T梁承载能力的计算方法和有限元分析做了具体分析。文中介绍了预应力混凝土T梁承载能力的手算的电算方法，着重介绍了基于OpenSees的预应力混凝土构件的弹塑性分析。采用OpenSees结构分析软件建立预应力混凝土T梁的有限元分析模型，根据数据分析结果研究其承载能力特性。研究对桥梁设计具有一定的指导意义。

关键词：预应力混凝土T梁；承载能力特性；基于OpenSees有限元分析；

Abstract

In recent years, the prestressed reinforced concrete beam is widely used in engineering construction because of the characteristics of high strength and low cost. The post-tensioned prestressed construction technology has become the core technology of bridge construction. However, in bridge design, how to use the prestress often becomes the difficulty in design calculation, so it is very important to master the analysis and evaluation of its carrying capacity. This paper expounds the development and present situation of prestressed concrete, and analyzes the calculation method and finite element analysis of prestressed concrete simply supported t-beam carrying capacity. This paper introduces the computer method of the hand calculation of prestressed concrete t-beam, and emphatically introduces the elastoplastic analysis of prestressed concrete members based on open. The finite element analysis model of prestressed concrete t-beam is established by using the open software, and the bearing capacity characteristics are studied according to the results of data analysis. The research has certain guiding significance to the bridge design.

Key words：Prestressed concrete T - beam; load - carrying capacity characteristics; based on OpenSees finite element analysis;

目 录

第一章 绪论 1

1.1国内外研究的现状 1

1.2论文研究主要内容 2

1.3论文研究必要性 2

第二章 OpenSees有限元分析软件 4

2.1有限元分析软件OpenSees的介绍 4

2.2、OpenSees中几个基本要点： 5

2.2.1、建模顺序 5

2.2.2、输出文件 5

2.2.3、输出格式 7

第三章 有限元模型的建立与数据分析 8

3.1建立有限元分析模型 8

3.2模型数据分析 17

3.2.1、翼缘厚度与梁承载能力之间的关系 20

3.2.2、有效预应力与梁承载能力之间的关系 22

3.2.3、钢筋的强度与梁承载能力之间的关系 24

3.3.4、混凝土种类与梁承载能力之间的关系 25

第四章 预应力混凝土梁承载力计算 28

4.1预应力混凝土T梁手算过程 28

4.2分析电算与手算产生误差的原因 30

第五章 结论 31

5.1论文所得结论 31

5.2研究课题展望 31

致 谢 32

参考文献 33

第一章 绪论

预应力混凝土简支梁桥是我国道路交通工程建设上使用广泛的一种桥梁结构型式，其外形宏伟壮观，而且结实可靠。近些年来，拱式桥、斜拉桥、吊桥等桥型的工程也很多，但我国相当长的时间内不能提供大量钢材来修建公路桥梁，而预应力钢筋混凝土简支梁桥不需要高强钢材，跨越能力大，造价较低等特点，符合我国当前的实际情况。

对于混凝土简支梁桥,当跨径较大时,往往采用预应力混凝土梁作为主要承力构件。预应力混凝土梁有先张法与后张法两种,而跨径较大者,往往采用后张法的施工工艺。

先张法：即先张拉钢筋后浇注混凝土。先张法施工简单,靠粘结力自锚,不必耗费特制锚具，临时锚具可以重复使用(一般称工具式锚具或夹具)，大批量生产时经济，质量稳定。适用于中小型构件工厂化生产。

后张法：即先浇筑构件混凝土，待混凝土凝结变硬（达到设计强度的75%）后，再张拉预应力筋的方法^［1］。后张法施工在前期，制作构件的过程中必须要留出预应力筋的孔道或者套管。当达到规定强度后，将预应力钢筋穿入预留孔道内，然后在张拉钢筋时构件也将受到压缩。最后往其中压注水泥浆，防止钢筋锈蚀而且使其整个成为一个整体。

在后张法中，混凝土的压缩与张拉预应力钢筋同时进行，混凝土压缩造成的钢筋回弹随时得到补偿，在到达预定数值后，钢筋的应力不会随压缩的进行而减小，所以在构件混凝土截面上所建立的压应力比先张法高。施加预应力当然还有其他方法，如后张自锚法、电热法等，由于应用较少，不详加赘述。

近年来，预应力施工技术得到了广泛的应用和应用。从实践的角度来看，该技术具有简单的步骤、高效率和低成本的优点。因此，该技术非常受欢迎，而且是持续发展的阶段。后张预应力混凝土施工技术已取得快速发展和进步，已成为桥梁建设的核心技术^［2］。

随着我国公路交通事业的蓬勃发展，公路交通量的迅速增加以及车辆载重的不断增大，我国公路桥梁的承载能力越来越受到大家的关注，在桥梁极限状态、承载潜力、安全评估以及使用年限等方面进行深入研究对在役桥梁的合理利用具有重大的理论和现实意义，所以对桥梁的承载能力进行分析评价显得尤为关键。

1.1国内外研究的现状

预应力混凝土的构思出现于19世纪末，1886年就有人提出用张拉钢筋对混凝土施加预压力防止混凝土开裂的专利。但由于当时建筑材料的强度都很低，混凝土的徐变性能尚未被人们充分认识，通过张拉钢筋对混凝土构件施加预压力后不久，由于混凝土的收缩、徐变，使已建立的混凝土预压应力几乎消失殆尽。1928年法国工程师弗莱西奈（E.Freyssinet）首次将高强钢丝应用于预应力混凝土梁，成功地建造了一座水压机架，这就是现代预应力混凝土的雏形。在以后的上个世纪三十年代，由于高强钢材能够大量的生产，预应力混凝土才真正为人们所用。1939年弗莱西奈设计出锥形锚具，用于锚固后张预应力混凝土构件端部的钢丝^［3］。1940年比利时Magnel教授开发了新型后张锚具，使后张预应力混凝土得到进一步发展。