活性粉末混凝土(RPC)简支T梁的优化设计与参数分析

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活性粉末混凝土(RPC)作为一种新型复合材料,具有高强度、高韧性、高耐久性、低渗透率等优良的力学性能,在国际上引起了高度的重视。用RPC代替普通混凝土进行结构设计,可以使结构轻型化,提高结构的安全性能和使用寿命,大大改善结构的耐久性。 预应力混凝土简支T梁桥由于其结构简单、制作、运输及养护维修方便、造价相对较低等特点,仍是我国正在建设的各种客运专线和高速铁路所采用的主要桥型。为了充分利用RPC材料的优越性能,本文用RPC替代普通混凝土,在满足应力和挠度要求的前提下,对铁路预应力RPC简支T梁进行了优化设计与参数分析。本文主要进行的工作有: 1、以24m铁路预应力RPC简支T梁为例,通过有限元建模,以梁体积为目标函数,T梁截面尺寸和预应力筋面积为设计变量,强度和挠度为约束条件,对静活载和全部荷载两种主要控制工况进行优化参数分析。分析结果认为,对于预应力RPC简支T梁,主要控制因素是截面的刚度。 2、分别对24m、32m铁路预应力RPC简支T梁进行优化设计与分析,最终得出两种跨度下跨中截面的最优截面抗弯刚度、最优预应力筋面积和最优截面形式。由于等截面布置的RPC梁的端部截面已经远远满足了结构应力的要求,所以其截面形式只需满足规范和构造要求即可。 本文作为一种尝试性的研究,为今后RPC在结构领域进一步的应用与研究提供了理论参考。
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