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大跨度PC梁桥动态挠度信号特征研究-砼收缩徐变、预应力损失、施工方法

作　者: 王仕实
导　师: 袁向荣
学　校: 广州大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 大跨度PC梁桥有限元分析收缩徐变预应力预应力损失施工方法挠度信号频谱特征
分类号: U448.35
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

大跨径PC梁桥主梁跨中下挠影响了车辆行驶舒适性和安全性，同时影响了桥梁的景观效果，也影响了桥梁运行的安全性和桥梁的使用寿命。其中混凝土收缩徐变、预应力损失、施工方法是引起桥梁跨中下挠的主要影响因素之一，然而混凝土收缩徐变、预应力损失的时变性和不确定性，以及施工方法的复杂性，要准确把握桥梁动态挠度信号特征仍十分困难。本研究采用有限元计算分析方法及傅里叶变换，对大跨径PC梁桥成桥后期混凝土收缩徐变、预应力损失挠度信号特征进行了研究，并研究了施工方法对成桥后期内力重分布及挠度的影响，成果如下：（1）研究了成桥后期混凝土收缩徐变引起的挠度信号特征，结果表明，成桥初期主跨跨中截面由混凝土收缩徐变引起的桥梁挠度增长较快，成桥十年至成桥三十年挠度增量逐渐减小，并趋于稳定，成桥十年累积挠度占成桥五十年累积挠度77.6%~88.6%；成桥三十年累积挠度占成桥五十年累积挠度86.4%~95.7%；其挠度信号频率主要集中在0Hz~3Hz之间，属于低频信号。（2）预应力损失的时效特性主要表现为由于混凝土收缩徐变引起的预应力损失；成桥初期由于预应力作用，主梁跨中上挠，随着时间的推移，由于收缩徐变引起预应力损失，主梁跨中出现了缓慢下挠，成桥五年时相对挠度占成桥三十年时相对挠度57.2%~97.2%，成桥十年时相对挠度占成桥三十年时相对挠度75.4%~99.3%；其频率主要集中在0Hz~1Hz，属于低频信号。（3）混凝土收缩徐变与预应力及其损失耦合；成桥初期，在这两种因素共同作用下使得主跨跨中截面上挠，随着时间推移，其逐渐下挠且相对挠度值增量逐渐减小，成桥五年相对挠度值占成桥三十年相对挠度值分别为41.5%~51.4%；成桥十年相对挠度值占成桥三十年相对挠度值分别为61.5%~71.9%；同时，桥梁的跨度比（边跨/中跨）对桥梁总体下挠有一定影响；其挠度信号频率集中在0Hz~1Hz，属于低频信号。（4）研究了悬臂施工法的悬臂浇筑与悬臂拼装两种施工过程对成桥后期由混凝土收缩徐变引起的内力重分布及挠度变化的影响，悬臂拼装法成桥后控制截面弯矩值比悬臂浇筑法明显增大，悬臂浇注法在成桥后期下挠较大。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-8
目录  8-11
Contents  11-14
第一章绪论  14-20
  1.1 研究背景  14-16
    1.1.1 大跨度PC连续刚构桥发展趋势  14-15
    1.1.2 大跨度PC连续刚构桥下挠问题  15-16
  1.2 研究现状  16-19
    1.2.1 研究现状  16-18
    1.2.2 问题提出  18-19
  1.3 本文研究主要内容及意义  19-20
    1.3.1 研究内容  19
    1.3.2 研究意义  19-20
第二章工程实例分析方法  20-31
  2.1 有限元法简述  20
  2.2 MIDAS/Civil在土木工程中的应用  20-26
    2.2.1 MIDAS/Civil单元类型  21
    2.2.2 预应力钢筋及预应力损失模拟  21-24
    2.2.3 混凝土收缩徐变模拟  24
    2.2.4 边界条件  24-25
    2.2.5 施工阶段的定义  25-26
  2.3 傅里叶基本原理  26
  2.4 工程实例有限元计算模型建立  26-30
    2.4.1 主要分析桥梁工程背景  26-29
    2.4.2 主要分析桥梁模型建立步骤  29-30
    2.4.3 普遍分析桥梁工程实例简介  30
  2.5 本章小结  30-31
第三章大跨度PC梁桥收缩徐变挠度信号特征研究  31-43
  3.1 混凝土收缩徐变理论  31-33
    3.1.1 混凝土收缩机理  31
    3.1.2 混凝土徐变机理  31-33
  3.2 混凝土收缩徐变数学模型  33-36
    3.2.1 (ACI)209模型  33
    3.2.2 B-P系列模型  33-34
    3.2.3 G-Z模型  34
    3.2.4 GL2000模型  34
    3.2.5 CEB-FIP系列模型  34-36
  3.3 大跨度梁桥混凝土收缩徐变挠度效应信号特征  36-39
    3.3.1 挠度时域信号特征  36-37
    3.3.2 挠度频域信号特征  37-39
  3.4 挠度效应时域信号统计特征  39-42
    3.4.1 挠度时域信号特征  39-40
    3.4.2 挠度频域信号特征  40-42
  3.5 本章小结  42-43
第四章大跨度PC梁桥预应力损失挠度信号特征研究  43-57
  4.1 预应力损失理论  43-51
    4.1.1 预应力钢筋与管道壁摩擦引起的预应力损失  44-45
    4.1.2 锚具变形、钢筋回缩等引起的应力损失  45-46
    4.1.3 预应力筋和台座间温差引起的应力损失  46-47
    4.1.4 混凝土弹性压缩引起的应力损失  47-48
    4.1.5 预应力钢筋松弛引起的应力损失  48-49
    4.1.6 混凝土收缩和徐变引起的应力损失  49-50
    4.1.7 预应力损失组合  50-51
  4.3 大跨度梁桥预应力损失挠度效应信号特征  51-53
    4.3.1 挠度时域信号特征  51-52
    4.3.2 挠度频域信号特征  52-53
  4.4 大跨度PC梁桥挠度时域信号统计特征  53-56
    4.4.1 挠度时域信号特性  53-55
    4.4.2 挠度频域信号特性  55-56
  4.5 本章小结  56-57
第五章大跨度PC梁桥砼收缩徐变与预应力及其损失挠度信号特征研究  57-65
  5.1 混凝土收缩徐变与预应力相互作用挠度信号特性  57-60
    5.1.1 挠度时域信号特征  57-58
    5.1.2 挠度频域信号特征  58-60
  5.2 混凝土收缩徐变与预应力相互作用挠度信号一般特性  60-63
    5.2.1 挠度时域信号特征  60-62
    5.2.2 挠度频域信号特征  62-63
  5.5 本章小结  63-65
第六章施工方法对成桥后期内力及变形影响研究  65-77
  6.1 施工方法简介  65-67
    6.1.1 一次落架法  65
    6.1.2 逐跨施工法  65-66
    6.1.3 顶推法  66
    6.1.4 转体施工法  66-67
    6.1.5 悬臂施工法  67
  6.2 悬臂施工法成桥后内力与挠度计算分析  67-76
    6.2.1 两种施工过程各截面内力比较分析  68-71
    6.2.2 两种施工过程各截面挠度比较分析  71-75
    6.2.3 两种施工过程跨中截面挠度比较分析  75-76
  6.3 本章小结  76-77
第七章结论与展望  77-79
  7.1 结论  77-78
  7.2 展望  78-79
参考文献  79-83
附录 1  83-89
攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研项目  89-90
致谢  90

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