交通荷载作用下既有箱梁桥拼宽受力性能与试验研究

发布时间：2017-10-28 17:07

  本文关键词：交通荷载作用下既有箱梁桥拼宽受力性能与试验研究

  更多相关文章： 桥梁拼宽 接缝挠度差 交通荷载 受力性能 试验研究

【摘要】：本文介绍了桥梁拼宽接缝的连接形式、构造方式,通过对交通管制、分时分段浇筑、布置施工夹具、设置临时支撑、分层浇筑、施加钢骨辅助体系等措施进行持续交通荷载作用下的数值分析及试验论证,研究交通荷载下不同施工工艺对接缝混凝土的变形影响,以此来评判其工程效果并对拼宽设计提出建议。本文主要工作如下：(1)结合国内外桥梁拼宽改造工程与技术的发展历程,调研国内外学者对桥梁拼宽设计、施工等方面的研究成果,总结了桥梁拼宽改造的原则,提出本文拟解决的问题与方法。(2)详细介绍了Abaqus计算中两种常用的混凝土本构模型,包括混凝土弥散开裂模型和混凝土塑性损伤模型基础理论,主要涉及模型开裂应力.应变计算、单轴应力-应变计算、裂面行为、屈服准则、流动法则、滞回规则等。足尺节段试验承载力计算采用混凝土损伤塑性模型,为后续推导接缝混凝土本构关系破坏准则做准备。(3)建立Midas Civil旧桥模型,通过移动荷载追踪器功能确定车辆荷载的最不利加载位置,从而布置Abaqus旧桥实体模型纵向荷载分布,得出四种交通组织方案下旧桥拼宽侧的跨中挠度,作为施工期选取交通组织方案的依据。不中断交通条件下进行桥梁拼宽施工,新旧桥面板接缝两侧垂直挠度差引起反向曲率,曲率超限将会引起混凝土早期开裂；本文将接缝两侧挠度差作为重要指标,以此来评定不同拼宽施工工艺有效性：建立新旧桥Abaqus整体模型,研究分时分段浇筑、布置施工夹具、设置临时支撑及其几种方案联合应用时对接缝两侧挠度差控制效果。(4)通过有限元计算整桥及节段模型混凝土接缝两侧挠度差以及传递剪力、弯矩值随龄期等效的方法确定试验模型边界条件、加载力峰值；进行乐清湾高架桥原位实验,采集正常通行荷载下典型跨的竖向震动加速度及动挠度,对旧桥结构接缝侧实测挠度与模型计算值对比,进行实体模型修正,应用雨流计数法统计行车频率并制定试验加载制度；进行试验模型设计、制作、安装、测点布置以及加载方案的拟定,为下一步足尺模型试验奠定基础。(5)针对车辆荷载作用下预制小箱梁桥的拼接构造为研究对象进行三组足尺节段试验,包括接缝混凝土一次浇筑成型(NON)、无辅助措施分层浇筑(DOL)、施加钢骨辅助措施分层浇筑(SR)等3个组别试件。进行往复循环加载和单调破坏加载,研究了各组试件剪力传递、表观质量、承载性能、破坏失效模式、残余变形特征等关键问题。研究表明,SR组挠度差曲线下降的斜率及其极限承载力均明显大于前两组试验,说明车辆荷载下微幅振动会对混凝土强度发展、28d标准强度产生影响,设计及施工时必须采取相应措施尽量减小其微幅振动。
【关键词】：桥梁拼宽 接缝挠度差 交通荷载 受力性能 试验研究
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U441;U448.213
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 1 绪论13-23
• 1.1 引言13
• 1.2 桥梁拼宽改造工程与技术研究现状13-16
• 1.2.1 桥梁拼宽改造工程研究13-14
• 1.2.2 桥梁拼宽改造技术研究14-16
• 1.3 桥梁拼宽改造原则与方式16-18
• 1.3.1 桥梁拼宽改造原则16
• 1.3.2 桥梁拼宽横向连接方式16-18
• 1.4 预制小箱梁桥拼宽改造现存主要问题18
• 1.5 本文主要研究内容18-19
• 1.6 依托工程背景19-23
• 1.6.1 工程概况19-20
• 1.6.2 桥梁结构形式20-21
• 1.6.3 拼宽设计方案21-23
• 2 ABAQUS计算中混凝土本构模型23-32
• 2.1 混凝土弥散开裂模型(Concrete Smeared Crack Model)23-25
• 2.1.1 开裂应力-应变计算23-24
• 2.1.2 裂面行为24-25
• 2.1.3 屈服准则25
• 2.1.4 流动法则25
• 2.1.5 滞回规则25
• 2.2 混凝土塑性损伤模型(Concrete Plasticity Damage Model)25-31
• 2.2.1 混凝土单轴应力-应变计算25-27
• 2.2.2 屈服准则27
• 2.2.3 流动法则27-28
• 2.2.4 滞回规则28-31
• 2.3 本章小结31-32
• 3 桥梁拼宽施工工艺研究32-49
• 3.1 概述32
• 3.2 有限元模型32-35
• 3.2.1 模型简化与假设32-33
• 3.2.2 单元选取33
• 3.2.3 材料模型33-34
• 3.2.4 模型接触约束34-35
• 3.3 实施交通管制35-39
• 3.3.1 拟定四种交通管制方案35
• 3.3.2 车辆加载布置方案35-37
• 3.3.3 四种交通管制方案下旧桥结构应力与挠度对比分析37-39
• 3.4 分时分段浇筑39-43
• 3.4.1 分段浇筑方案39-40
• 3.4.2 不同交通管制、分时分段方案下变形对比分析40-43
• 3.5 布置施工夹具43-46
• 3.5.1 施工夹具布置方案43-44
• 3.5.2 车辆加载工况布置44-45
• 3.5.3 不同夹具布置方案下变形对比分析45-46
• 3.6 设置临时支撑46-48
• 3.6.1 临时支撑布置方案46
• 3.6.2 不同支撑布置方案下变形对比分析46-48
• 3.7 本章小结48-49
• 4 足尺节段试验模型设计制作与安装49-69
• 4.1 引言49
• 4.2 模型设计49-56
• 4.2.1 足尺节段模型试验概况49
• 4.2.2 模型总体布置49-51
• 4.2.3 模型设计参数51-54
• 4.2.4 模型主要尺寸54-55
• 4.2.5 模型材料参数55-56
• 4.3 模型制作、加工与安装56-61
• 4.3.1 新、旧箱梁节段制作56-59
• 4.3.2 模型加工与安装59-61
• 4.4 模型加载制度61-64
• 4.4.1 加载系统61
• 4.4.2 实桥原位试验61-62
• 4.4.3 加载制度确定62-64
• 4.5 试验测试项目及测试方法64-67
• 4.5.1 位移64-65
• 4.5.2 钢筋应变65-66
• 4.5.3 外观质量检测66-67
• 4.5.4 混凝土强度检测67
• 4.6 本章小结67-69
• 5 预制小箱梁桥足尺节段模型试验研究69-100
• 5.1 概述69
• 5.2 往复加载试验结果分析69-84
• 5.2.1 NON组模型试验结果分析69-74
• 5.2.2 DOL组模型试验结果分析74-78
• 5.2.3 SR组模型试验结果分析78-82
• 5.2.4 混凝土开裂控制指标82-84
• 5.3 承载性能试验结果84-92
• 5.3.1 NON组试验主要结果与破坏特征84-87
• 5.3.2 DOL组承载性能试验结果分析87-89
• 5.3.3 SR组承载性能试验结果分析89-92
• 5.4 承载性能、破坏失效模式分析92-98
• 5.4.1 Abaqus塑性损伤模型材料定义92-93
• 5.4.2 Abaqus中金属材料弹塑性变形行为93-95
• 5.4.3 足尺节段模型承载性能分析95-97
• 5.4.4 足尺节段模型破坏失效模式分析97-98
• 5.5 本章小结98-100
• 6 结论与展望100-103
• 6.1 结论100-101
• 6.2 设计、施工建议101
• 6.3 展望101-103
• 参考文献103-106
• 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文106-109
• 学位论文数据集109

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 马积薪,李育湘;曲线箱梁桥[J];国外桥梁;1989年04期

2 李新平,任华;曲线箱梁桥预应力作用的仿真分析[J];华南理工大学学报(自然科学版);2004年12期

3 马智永,俞晓华,杨向华;考虑偏心支承影响的两跨60度弯箱梁桥位移分析[J];河南科学;2005年06期

4 谢旭,黄剑源;曲线箱梁桥结构分析的一种有限元计算方法[J];土木工程学报;2005年02期

5 贾燕;管巧燕;王东炜;;偏心支承对两跨60°弯箱梁桥支承反力的影响[J];公路与汽运;2007年05期

6 贾燕;王东炜;;偏心支承对双跨弯箱梁桥受力性能的影响[J];公路交通科技(应用技术版);2007年09期

7 高小华;林新元;牛平霞;;箱梁超方调查研究[J];山西建筑;2010年26期

8 熊雪明;;钢筋混凝土连续弯箱梁桥设计实例[J];城市道桥与防洪;2011年04期

9 宋国华;霍达;罗玲;王东炜;;非线性函数法研究曲率对弯箱梁桥的影响[J];铁道建筑;2011年12期

10 邱欣;;弯箱梁桥扭转偏移治理技术研究[J];天津建设科技;2011年06期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 徐升桥;邱渐根;;预应力混凝土曲线箱梁桥的计算机辅助设计[A];中国土木工程学会第七届年会暨茅以升诞辰100周年纪念会论文集[C];1995年

2 彭大文;王忠;曾超;;连续刚构弯箱梁的模型试验研究[A];中国土木工程学会桥梁及结构工程学会第十三届年会论文集（下册）[C];1998年

3 陈昀明;彭大文;;连续刚构弯箱梁桥动力分析[A];第九届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ卷[C];2000年

4 许俊德;杜丽;;用修正偏压法求箱梁活载偏载系数[A];全国城市公路学会第十五届（2006）学术年会论文集[C];2006年

5 刘钊;王斌;孟少平;纪诚;张宇峰;;连续分叉曲线箱梁桥的计算分析与设计探讨[A];新世纪预应力技术创新学术交流会论文集[C];2002年

6 刘芸欣;虞颜;;钢筋混凝土连续曲线箱梁受力与裂缝机理研究[A];第十六届全国桥梁学术会议论文集（上册）[C];2004年

7 李平;吕福生;;分叉式组合结构箱梁桥设计和试验分析[A];中国土木工程学会桥梁及结构工程学会第十二届年会论文集（下册）[C];1996年

8 韩皓;曹劲松;石志源;;曲线箱梁桥空间分析[A];中国土木工程学会桥梁及结构工程学会第十三届年会论文集（上册）[C];1998年

9 吕建鸣;;弯箱梁桥三维实体有限单元分析[A];中国公路学会桥梁和结构工程学会2001年桥梁学术讨论会论文集[C];2001年

10 倪顺龙;;宽体预应力混凝土连续箱梁的设计与施工[A];第十届全国混凝土及预应力混凝土学术交流会论文集[C];1998年

中国重要报纸全文数据库 前3条

1 冯欣楠　王勇斌;一冶钢构担纲全国同业顶尖之师[N];长江日报;2011年

2 本报记者 朱新国;最快铁路上的苏州速度[N];苏州日报;2009年

3 张柱明;箱梁施工工艺及通病浅析[N];驻马店日报;2006年

中国博士学位论文全文数据库 前9条

1 吴再新;大跨度组合体系箱梁的计算理论及其应用研究[D];中南大学;2007年

2 龙佩恒;预应力混凝土箱梁桥开裂的数值分析方法[D];同济大学;2005年

3 郝宪武;装配式箱梁桥整体化层作用机理及其设计加固方法[D];长安大学;2012年

4 杨万里;简支连续预应力混凝土多箱式桥梁全过程受力性能研究[D];浙江大学;2008年

5 王毅;预应力混凝土连续箱梁温度作用的观测与分析研究[D];东南大学;2006年

6 甘亚南;考虑剪力滞效应的薄壁梁静动力特性分析[D];哈尔滨工业大学;2008年

7 罗旗帜;基于能量原理的薄壁箱梁剪力滞理论与试验研究[D];湖南大学;2005年

8 张文学;预应力混凝土连续箱梁局部应力分析及拉—压杆设计[D];同济大学;2007年

9 秦绪喜;基于辛弹性力学的宽翼板T梁及箱梁剪力滞理论[D];吉林大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 郭yN;城市预应力混凝土连续宽箱梁桥设计参数优化研究[D];北京建筑大学;2015年

2 周建华;大跨度钢箱系杆拱桥温度场研究与预测[D];华南理工大学;2015年

3 鬲鹏飞;装配式箱梁桥整体化层合理厚度分析[D];长安大学;2015年

4 王小冬;装配式小箱梁拼宽效应精细化分析[D];长安大学;2015年

5 胡文哲;粘贴加固混凝土弯箱梁桥的方案比选及优化研究[D];长安大学;2015年

6 李酉勇;PC箱梁桥斜截面空间应力精细化分析与配筋研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

7 刘兴;预应力混凝土箱梁桥力学性能分析[D];郑州大学;2014年

8 郑浩楠;钢箱梁制造与拼装关键技术问题研究[D];华南理工大学;2015年

9 谭鹏;曲线宽箱梁桥的力学性能研究[D];中南林业科技大学;2015年

10 栗硕;预应力混凝土斜交箱梁桥的畸变效应分析[D];石家庄铁道大学;2015年

，

本文编号：1109138