预应力混凝土锚固区的力学性能复杂,目前人们对于该区域受力性能的认识仍主要是通过试验获得,各国设计规范提供的极限承载力计算公式也主要是通过大量的试验拟合建立。随着计算机技术和有限元理论的发展,有限元模型开始应用于预应力混凝土锚固区的受力分析中,线弹性有限元分析方法更成为了AASHTO(美国高速公路管理局)2004年规范中锚固区设计的推荐方法之一。但由试验观察可见,在单调加载至最大预应力荷载的过程中,多种破坏模式可能已发生,如混凝土开裂、混凝土压碎、箍筋屈服、锚垫板屈服等,仅考虑钢材和混凝土的线弹性本构关系,显然无法确切模拟加载过程中材料的应力-应变关系,更无法获得锚固区的混凝土开裂荷载和极限承压荷载。 为进一步深入了解该区域的受力性能,本文基于钢材和混凝土的弹塑性本构模型,对预应力混凝土锚固区的加载破坏过程开展了非线性有限元分析,并对混凝土的弹塑性本构模型进行了相应的分析和讨论。 本论文的主要工作内容包括以下几个部分： (1)在查阅相关文献的基础上,介绍了国内外对混凝土锚固区所开展的系列试验研究和理论分析成果,并介绍了部分规范中锚固区和局部承压区的设计方法。 (2)利用非线性有限元软件MSC.Marc,基于钢材的Von Mises弹塑性本构模型和混凝土的Buyukozturk弹塑性本构模型,对一个锚固区的足尺试件的加载破坏过程进行了非线性有限元分析,并与试验结果进行了对比讨论。通过讨论,指出软件用于模拟混凝土非线性本构关系的Buyukozturk模型不能充分反映混凝土受压后期的体积膨胀,将导致计算箍筋应变过小。 (3)为改善非线性有限元分析的效果,选用Chen-Chen混凝土弹塑性本构模型,以考虑混凝土受压后期体积膨胀的特性。利用MSC.Marc提供的二次开发接口,采用Fortran语言编制了Chen-Chen模型的有限元接口子程序,并进行了算例验证。然后,基于开发的Chen-Chen混凝土弹塑性本构模型有限元子程序,采用MSC.Marc对试件的加载破坏过程进行了非线性有限元分析,并与试验结果进行了对比。对比分析显示,计算箍筋应变大幅增加,更为接近试验结果；改进后的非线性有限元分析能有效获得试验过程中出现的各种破坏模式,计算所得锚固区的开裂荷载与极限承压荷载也接近试验结果。 (4)基于混凝土锚固区的非线性有限元分析结果和试验结果,讨论了混凝土锚固区受压极限状态的选择,为混凝土锚固区的设计提供建议。