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预应力混凝土箱梁开裂模型试验研究

作　者: 于晓光
导　师: 赵小星
学　校: 长安大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 预应力混凝土箱梁 开裂 模型试验 截面分析 刚度 承载力
分类号: U448.213
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 83次
引　用: 1次
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内容摘要


预应力混凝土箱梁因其抗弯和抗扭刚度大,可以承受较大的正、负弯矩和扭矩作用,尤其适合用于大跨径连续箱梁桥和连续刚构桥,目前,该类桥型应用极其广泛。但是,预应力连续箱梁、连续刚构桥在运营过程中混凝土开裂现象普遍存在,直接影响到桥梁的安全性、耐久性及使用寿命,迫切需要对预应力混凝土箱梁开裂后承载能力及安全性给予评价。因此,开展预应力混凝土箱梁裂缝损伤评估研究,具有重要的工程应用价值。本文作为西部交通建设科技项目《在用预应力连续箱梁、连续刚构桥箱梁开裂成因及其诊治技术研究》(2003-2105)的一个重要组成部分,以模型试验研究为主,同时结合空间有限元分析软件ANSYS和预应力混凝土箱形截面分析方法,研究了预应力混凝土箱梁在受弯正裂缝、受剪斜裂缝损伤后的承载能力退化状态。分别设计制作了材料相同的预应力混凝土箱形简支模型梁、悬臂模型梁各两片,通过静力分级加载试验,分析了模型混凝土箱梁裂缝开展规律以及正常使用极限状态下的承载力衰减程度。基于实测裂缝统计参数,建立了有限元损伤模型,并将数值计算结果与模型试验进行了对比,获得了一些极有价值的结论。研究结果表明：预应力混凝土简支模型箱梁受弯竖向开裂后,在设计荷载对应的控制应力状态下,两片箱梁截面抗弯刚度折减系数α分别为0.60和0.65；承载力随着裂缝条数的增加、宽度的增大、高度的上升而逐渐下降,两片简支箱梁承载力折减系数分别为77.8%和71.8%。预应力混凝土悬臂模型箱梁受剪斜向开裂后,在设计荷载对应的控制应力状态下,承载力折减系数分别为81.5%和79.1%。预应力混凝土模型箱梁控制截面挠度、应变实测值与理论值规律一致。本文研究成果可供同类桥梁结构安全性评定参考。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-16
  1.1 引言  10-12
  1.2 国内外研究状况  12-14
  1.3 本文研究的目的及内容  14-15
    1.3.1 研究目的  14
    1 .3.2研究内容  14
    1.3.3 研究目标  14-15
  1.4 本章小结  15-16
第二章 基本计算理论与方法  16-26
  2.1 引言  16
  2.2 材料本构模型  16-17
  2.3 基本假定及截面分析程序  17
  2.4 裂缝统计特征参数的建立  17-20
  2.5 考虑开裂损伤的预应力箱梁计算方法  20-25
    2.5.1 概述  20-21
    2.5.2 应力计算方法  21
    2.5.3 刚度计算方法  21-23
    2.5.4 承载力计算方法  23-25
  2.6 本章小结  25-26
第三章 预应力混凝土模型箱梁设计及制作  26-38
  3.1 模型试验设计原则  26
  3.2 模型材料性质  26-28
    3.2.1 混凝土的材料试验  26-27
    3.2.2 钢材的材料试验  27-28
  3.3 模型参数  28-37
    3.2.1 简支梁模型  28-33
    3.2.2 悬臂梁模型  33-37
  3.4 本章小结  37-38
第四章 模型试验  38-50
  4.1 引言  38
  4.2 张拉控制应力设计  38-39
  4.3 试验方法  39-45
    4.3.1 加载装置  39-40
    4.3.2 试验仪器  40-41
    4.3.3 加载制度  41-42
    4.3.4 量测  42-43
    4.3.5 应力测试方法和测点布置  43-45
    4.3.6 试验过程  45
  4.4 数据采集与处理  45-47
    4.4.1 数据采集  45-46
    4.4.2 数据处理  46-47
  4.5 本章小结  47-50
第五章 试验结果分析  50-88
  5.1 模型梁试验结果  50-66
    5.1.1 符号约定  50
    5.1.2 预应力混凝土简支箱梁模型试验实测结果  50-57
    5.1.3 预应力混凝土悬臂箱梁模型试验实测结果  57-66
  5.2 简支梁试验结果分析  66-77
    5.2.1 裂缝参数统计  66-68
    5.2.2 荷载与挠度  68-69
    5.2.3 应力比较  69-72
    5.2.4 截面刚度评价  72-75
    5.2.5 承载力评价  75-77
  5.3 悬臂梁试验结果分析  77-87
    5.3.1 裂缝参数统计  77-78
    5.3.2 荷载与挠度  78-79
    5.3.3 应力比较  79-85
    5.3.4 承载力评价  85-87
  5.4 本章小结  87-88
第六章 结论及建议  88-90
  6.1 结论  88
  6.2 建议  88-90
参考文献  90-94
攻读硕士期间发表的论文  94-95
致谢  95

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 桥涵工程 > 各种桥梁 > 桥梁：按结构分 > 梁式桥 > 箱梁桥
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