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基于裂缝扩展计算的在役RC桥梁剩余承载力及耐久性研究

作　者: 吴少亮
导　师: 向阳开
学　校: 重庆交通大学
专　业: 结构工程
关键词: 钢筋混凝土桥梁裂缝中和轴方程有限元模拟承载能力
分类号: U441
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

钢筋混凝土桥梁是应用非常广泛的一种桥梁结构形式,特别是在中小跨径方面。近些年来桥梁结构劣化损伤现象日益严重和普遍,而在桥梁设计过程中,结构的实际使用寿命往往得不到足够的重视。一个日益严重的问题摆在了广大桥梁工作者的面前:如何通过科学合理的检测方法和分析模型评估现有桥梁的技术状况,确定可靠性评估方法,从而为危、旧桥的改造提供科学依据。本文针对既有钢筋混凝土桥梁,主要考虑车辆超载、裂缝开展等因素对结构承载力的影响,推导现状荷载条件下裂缝高度、宽度计算分析模型,并将结构损伤演化率引入到结构抗弯、抗剪等实效模式的抗力计算式中。通过建立承载能力极限状态方程,从而实现对既有钢筋混凝土桥梁的承载能力及耐久性的评估和预测。本文以此为技术路线,采用中和轴方程和桥梁普检方法,对桥梁上部结构开裂进行理论分析,并通过ANSYS和ADINA有限元分析软件对桥梁结构裂缝开展规律进行数值模拟,建立了裂缝高度与荷载状态的对应关系。并将裂缝高度这一影响因素引入到桥梁结构承载力评估中,为桥梁结构加固维修提供理论指导。通过对具体桥梁结构进行的实例分析,表明该方法简便可行,并指出该方法的不足之处及发展方向,为今后钢筋混凝土桥梁结构的承载力计算及耐久性研究工作提供了参考。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-18
  1.1 研究背景与意义  7-8
  1.2 各国在役桥梁的现状  8-9
  1.3 我国在役桥梁的现状  9-10
  1.4 旧桥维修的重要意义  10-13
  1.5 国内外研究状况  13-17
  1.6 论文主要研究内容  17-18
第二章裂缝种类、成因综述  18-28
  2.1 概述  18-19
  2.2 裂缝成因  19-27
    2.2.1 荷载引起的裂缝  19-20
    2.2.2 温度变化引起的裂缝  20-22
    2.2.3 收缩引起的裂缝  22-23
    2.2.4 地基基础变形引起的裂缝  23-24
    2.2.5 钢筋锈蚀引起的裂缝  24
    2.2.6 冻胀引起的裂缝  24-25
    2.2.7 施工材料质量引起的裂缝  25-26
    2.2.8 施工工艺质量引起的裂缝  26-27
  2.3 本章小结  27-28
第三章研究理论基础  28-34
  3.1 研究理论基础  28-33
    3.1.1 结构的可靠性与可靠度  28
    3.1.2 结构的极限状态  28-29
    3.1.3 桥梁承载能力计算  29-33
  3.2 本章小结  33-34
第四章开裂截面裂缝的计算分析  34-53
  4.1 荷载裂缝分析  34-36
    4.1.1 基本假设  34
    4.1.2 结构受力分析  34-36
  4.2 裂缝高度的计算分析  36-43
    4.2.1 中和轴高度方程的建立  38-41
    4.2.2 中和轴方程的求解  41-42
    4.2.3 基于裂缝开展的抗弯承载力计算  42-43
  4.3 桥梁普检拟合裂缝分析法  43-48
    4.3.1 基本假定  43-44
    4.3.2 裂缝开裂高度分析  44-48
  4.4 裂缝宽度计算分析  48-52
    4.4.1 根据有滑移理论的计算公式  48-49
    4.4.2 依据无滑移理论的计算公式  49
    4.4.3 依据综合理论的计算公式  49-50
    4.4.4 依据统计分析的计算公式  50-51
    4.4.5 裂缝宽度控制标准  51-52
  4.5 本章小结  52-53
第五章裂缝的有限元分析  53-65
  5.1 材料的本构关系  53
  5.2 混凝土的开裂及裂缝处理  53-58
    5.2.1 相关概念  53-54
    5.2.2 混凝土的开裂判据  54
    5.2.3 离散裂缝模型  54-55
    5.2.4 分布裂缝模型  55-56
    5.2.5 分布裂缝模型中混凝土开裂时释放应力的计算  56-58
  5.3 有限元软件对混凝土结构开裂问题的分析  58-63
    5.3.1 ANSYS 对开裂问题的模拟算例  58-61
    5.3.2 ADINA 对开裂问题的模拟算例  61-63
  5.4 有限元分析结果  63-64
  5.5 本章小结  64-65
第六章裂缝修补方法及控制技术  65-68
第七章工程实例计算  68-81
  7.1 概述  68
  7.2 工程实例计算  68-80
    7.2.1 贾鲁河桥计算内容  68-76
    7.2.2 贾鲁河桥裂缝开展计算  76-77
    7.2.3 剩余承载力计算  77-80
  7.3 本章小结  80-81
第八章结论与展望  81-82
致谢  82-83
参考文献  83-85
在学期间发表的论著及取得的科研成果  85

基于裂缝扩展计算的在役RC桥梁剩余承载力及耐久性研究

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