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通过外部预应力钢筋施加预应力是强化钢结构及控制整体变形的有效技术之一,这项技术可应用于新型结构及现有结构的修复。 本文将利用三维非线性有限元分析研究预应力简支工字钢梁(通过外部无粘结预应力钢筋施加预应力)的结构响应及预应力效应对抗弯性能的影响,同时利用ANSYS对预应力施加过程进行有限元的分析与模拟。钢材的力学性能用双线性各向同性塑性模型模拟,其收敛准则为牛顿法。梁跨度1/1000的初始缺陷及空载梁的屈曲模态二者作为初始条件研究其对结构性能的影响。由于外部预应力钢筋张拉过程及模型坐标位置的影响,上下翼缘在施加预应力后需考虑“侧向约束”效应。 本文由两大部分组成,第一部分为模型与现有试验结果的验证分析,结果证明利用ANSYS进行的预应力钢梁有限元分析结果与试验结果符合较好。第二部分为简支工字钢预应力梁的参数分析,该部分将分析五个因素对30米跨预应力梁整体性能的影响,这五个因素分别为致偏装置的数量、外部预应力钢筋的偏心、预应力技术、钢筋形状、荷载类型等。在每次分析中,采用改变其中一种因素而其他因素保持不变的方法来研究该种因素对梁整体性能的影响。