学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

大跨PC梁桥跨中下挠及裂缝控制研究

作　者: 薛兴伟
导　师: 袁鸿
学　校: 暨南大学
专　业: 工程力学
关键词: 大跨PC梁式桥预应力跨中下挠挠度控制钢纤维裂缝
分类号: U445.7
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
下　载: 31次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

由于各种原因，大量大跨预应力混凝土（Prestressed Concrete）梁桥都出现了许多不同性质的挠度过大和梁体裂缝问题，而且随着桥梁跨度的增大，挠度过大和裂缝问题呈现出更为严重的现象。过大的跨中下挠和裂缝的发展影响着大跨PC梁桥的耐久性和安全性，研究桥梁跨中下挠和裂缝控制方法具有重要的工程价值和社会意义。本文结合数值模拟、试验分析和工程案例，对大跨PC梁桥挠度和裂缝控制进行了深入系统的研究，主要工作包括：1、系统研究了通过钢束配置控制跨中下挠的方法。恒载零弯矩法是一种大跨PC梁桥挠度控制的方法，通过对其弯矩叠加过程发现恒载零法弯矩一般都因为最后节段配置较少的钢束而引起结构较大的挠度，因此提出“大悬臂配大束、小悬臂配小束”钢束配置改进方法，解决了恒载零弯矩法的这一缺点。基于挠度控制原则，利用ANSYS的Apdl程序语言软件编写了悬臂施工阶段预应力钢束配置的优化设计程序，通过在专业软件读取的基本数据输入后计算可得到结果。通过程序优化设计，可以得到一定材料数量下钢束的最优配置和最小挠度。2、研究了通过跨中顶推、边跨压重等施工控制力控制跨中下挠的方法。中跨合拢前在跨中顶推可有效降低大跨刚构桥主墩的永存弯矩，有利于主墩的耐久性和安全性，可把跨中顶推作抵消大跨刚构桥主墩永存弯矩的基本方法。通过边跨压重的施工控制力可平衡双肢薄壁墩刚构桥主墩两支墩轴力、减小跨中挠度；边跨压重的施工控制力可改善主墩的跨中挠度。边跨压重的施工控制力均会加大双肢、单肢薄壁墩刚构桥主墩弯矩，可在利用边跨压重减小跨中挠度的同时，结合跨中顶推工况减小主墩弯矩，使得主墩处于良好的受力状况。同时提出了各种桥型顶推、边跨压重等施工控制力的施加原则。3、提出并研究将边支座主动沉降法应用于大跨PC梁桥的挠度控制。研究表明边支座主动沉降法对刚构桥、连续梁桥等大跨PC梁式桥都可以有效减少跨中挠度，如某200m跨刚构桥，边支座下沉200mm，跨中挠度可减小40.3%。4、对箱梁腹板、梁高对结构受力和挠度影响进行深入研究并明确了刚度指标。腹板厚度的增加对结构抗剪、主拉应力都有着很大改善效果，在设计中应适当加大腹板厚度。增大箱梁跨中梁高、根部梁高对提高梁体刚度、减小跨中挠度、改善结构受力都有着极大的帮助。对桥梁刚度指标进行了深入的分析和探讨并确定了桥梁刚度检验指标。5、为提高混凝土结构的抗裂性能，对钢纤维混凝土进行了试验研究和分析。通过试验得到了钢纤维混凝土的基本特性，针对现行主要抗剪公式存在纵向受拉钢筋抗剪贡献、钢纤维体积含量使用范围、钢纤维抗剪贡献参数选取等问题，利用ANSYS优化设计功能拟合试验数据，得到了钢纤维混凝土梁的极限抗剪公式。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-7
目录  7-10
第一章绪论  10-30
  1.1 大跨度混凝土箱梁桥概况  10-13
    1.1.1 国外连续刚构桥的发展  10-11
    1.1.2 中国 PC 梁桥发展概况  11-13
  1.2 PC 梁桥开裂、下挠情况调查  13-19
  1.3 PC 梁桥主要病害的研究现状  19-22
    1.3.1 跨中下挠的研究现状  19-21
    1.3.2 箱梁开裂的研究现状  21-22
  1.4 钢纤维混凝土及研究进展  22-28
    1.4.1 钢纤维概述  22-23
    1.4.2 钢纤维在桥梁工程中的应用及存在的问题  23-25
    1.4.3 钢纤维抗剪的研究进展  25-28
  1.5 本文研究的内容和意义  28-30
    1.5.1 研究的思路和内容  29
    1.5.2 研究的意义  29-30
第二章基于挠度控制大跨 PC 梁桥钢束配置研究  30-59
  2.1 预应力对挠度的影响分析  30-36
    2.1.1 长束管道摩擦损失影响分析  30-33
    2.1.2 预应力损失时间历程变化  33
    2.1.3 预应力损失对挠度的影响  33-36
  2.2 恒载零弯矩法的配束研究  36-43
    2.2.1 “恒载零弯矩法”的概念和发展  36-37
    2.2.2 恒载零弯矩法计算原理  37-41
    2.2.3 恒载、预应力弯矩施工阶段叠加过程  41-43
  2.3 恒载零弯矩法的改进配束  43-51
    2.3.1 恒载零弯矩法的改进配束  43-45
    2.3.2 新兴江大桥的改进配束  45-50
    2.3.3 改进法的华阳大桥实践  50-51
  2.4 预应力钢束的优化设计  51-58
    2.4.1 ANSYS 的优化设计  51-52
    2.4.2 预应力钢束优化的思路  52-53
    2.4.3 预应力钢束优化程序开发  53-57
    2.4.4 新兴江大桥的钢束优化设计  57-58
  2.5 小结  58-59
第三章基于挠度控制大跨 PC 梁桥施工控制研究  59-82
  3.1 大跨刚构桥施工跨中顶推研究  59-64
    3.1.1 大跨刚构桥主墩主要的受力特征与顶推简述  59-60
    3.1.2 双肢薄壁墩刚构桥顶推的力学原理  60-62
    3.1.3 双肢薄壁墩刚构桥顶推的应用探索  62-63
    3.1.4 单肢薄壁墩刚构桥顶推力作用  63-64
  3.2 基于挠度控制的施工控制力研究  64-70
    3.2.1 主要施工控制力简述  64
    3.2.2 双肢薄壁墩刚构桥施工控制力的力学原理  64-65
    3.2.3 双肢薄壁墩刚构桥施工控制力的实例  65-67
    3.2.4 单肢薄壁墩刚构桥施工控制力的力学原理  67-68
    3.2.5 单肢薄壁墩刚构桥施工控制力的实例  68-70
  3.3 基于挠度控制的边支座主动沉降法研究  70-81
    3.3.1 支座沉降的力学原理  70-71
    3.3.2 边支座沉降双肢薄壁墩连续刚构桥的力学特征  71-73
    3.3.3 边支座沉降双肢薄壁墩连续刚构桥的实践探索  73-76
    3.3.4 边支座沉降单肢薄壁墩连续刚构桥的力学特征  76-77
    3.3.5 边支座沉降双肢薄壁墩连续刚构桥的实践探索  77-79
    3.3.6 边支座沉降大跨连续梁桥的力学特征  79-80
    3.3.7 边支座沉降连续梁桥的实践探索  80-81
  3.4 小结  81-82
第四章基于挠度控制的大跨径 PC 梁桥刚度影响分析  82-101
  4.1 箱梁的构造尺寸的规定  82-86
  4.2 腹板对结构影响分析  86-89
    4.2.1 腹板对主拉应力的影响分析  86-88
    4.2.2 腹板对极限抗剪的影响分析  88
    4.2.3 腹板对挠度的影响分析  88-89
  4.3 梁高对结构影响分析  89-96
    4.3.1 梁高对挠度影响的模型分析  90-91
    4.3.2 华阳大桥梁高对挠度影响分析  91-92
    4.3.3 华阳大桥梁高对结构极限抗剪的影响分析  92
    4.3.4 华阳大桥梁高对结构应力的影响分析  92-96
  4.4 梁体刚度指标研究  96-99
    4.4.1 刚度指标的相关规定  96
    4.4.2 刚度指标  96-99
    4.4.3 指标的研究  99
  4.5 本章小结  99-101
第五章钢纤维混凝土梁受剪试验与理论研究  101-121
  5.1 试验设计  101-106
    5.1.1 试验方案  101-103
    5.1.2 试验材料  103-104
    5.1.3 配合比和养护  104
    5.1.4 数据采集和测点布置  104-105
    5.1.5 加载设备与加载方案  105-106
  5.2 钢纤维混凝土试验及分析  106-112
    5.2.1 抗压及劈裂试验成果  106-108
    5.2.2 试验分析  108-109
    5.2.3 SFRC 试验梁破坏类型和形态  109-110
    5.2.4 SFRC 试验梁荷载—位移曲线  110-112
  5.3 SFRC 梁抗剪计算研究  112-120
    5.3.1 现有主要 SFRC 梁抗剪计算方法  112-114
    5.3.2 抗剪计算存在的问题  114-115
    5.3.3 SFRC 梁抗剪公式的 ANSYS 优化  115
    5.3.4 优化程序  115-118
    5.3.5 优化的结果与分析  118-120
  5.4 结论  120-121
第六章结论与后续工作  121-125
  6.1 结论及创新点  121-124
  6.2 后续工作  124-125
参考文献  125-131
攻读博士学位期间完成的论文  131-133
致谢  133-134
附录  134-142

大跨PC梁桥跨中下挠及裂缝控制研究

内容摘要

全文目录

相似论文