大跨度预应力混凝土箱梁桥收缩徐变及温度效应的数值试验研究

发布时间：2019-05-30 05:43

【摘要】：大跨度预应力混凝土箱梁桥具有良好的受力性能,结构刚度大,跨越能力强,在现代桥梁工程中得到了广泛应用。然而,由于设计、施工、使用和日常维护不当等原因,预应力混凝土箱梁桥普遍出现开裂和挠度过大问题,而且随着桥梁跨度的增大,这种现象变得更为严重,已经成为桥梁工程领域普遍关注的问题。理论研究和工程实践检验表明,混凝土的收缩徐变和温度效应是导致大跨度桥梁开裂和挠度过大的重要原因。尽管桥梁的设计和施工阶段都已经考虑了混凝土收缩徐变及温度效应,但实际应用还是出现这种问题,说明目前的计算方法仍然存在缺陷,计算模型仍需进一步研究。因此,深入研究混凝土收缩徐变及温度计算模型及其作用引起的结构效应,对于系统解决混凝土桥梁开裂和挠度过大问题具有重要的意义。本文在现有研究成果的基础上,为进一步研究收缩徐变及温度效应对大跨度预应力混凝土箱梁桥开裂和下挠的影响,精心组织了九个背景工程进行数值试验对比分析,研究混凝土收缩徐变模型、温度分布模型、桥梁的跨径和跨数及线形等因素变化对结构从施工到成桥后50年的内力和挠度的影响。本文完成的主要工作如下:(1)统一了CEB-FIP MC78、CEB-FIP MC90、ACI209R-92、AASHTO LRFD-2007、RILEM B3和GL2000等六种收缩徐变模型的符号参数。定量分析了混凝土收缩龄期、加载龄期、计算时点、环境相对湿度、构件理论厚度和混凝土强度等因素对混凝土收缩应变及徐变系数的影响。(2)根据灰色系统理论原理的关联度分析方法,编制相应的计算程序,分别对各主要影响因素与混凝土收缩应变和徐变系数的关联度进行了研究,找出了各影响因素的主次关系。(3)在分析收缩徐变变化规律的基础上,提出了收缩徐变计算模型的统一表达形式。分别建立了六种常用收缩徐变模型的等效模型和一种新型计算模型。所有新建模型均采用了系数连乘的形式,不同模型之间的差别只是系数的取值不同。各系数因子互相独立,除计算时点采用对数形式表达外,其余系数因子均可根据精度要求采用影响因素的线性函数或二次函数表达。(4)基于九个背景工程项目,制定了数值试验方案并编写了相应的计算程序。该方案从收缩徐变计算模型以及桥梁跨径、跨度数、线形等方面,对大跨度预应力混凝土箱梁桥在最大悬臂施工阶段、成桥阶段和正常使用阶段等18个时间节点的收缩徐变效应进行了全面系统的定量分析比较,并获得了混凝土收缩徐变对此类桥梁的挠度和内力影响的规律性认识。根据分析结论,对工程应用中收缩徐变计算模型的选择和施工预拱度的确定提出了一些建议。(5)在分析梯度温度变化规律的基础上,提出了以指数形式表达的统一形式,并分别建立了目前六种常用规范梯度温度模型的等效模型。基于九个背景工程项目,从系统整体变温、不同梯度温度计算模型和桥梁跨径与跨度数等方面,对大跨度预应力混凝土箱梁桥正常使用阶段的温度效应进行了系统的定量分析比较。通过有限元的对比分析,研究了箱梁桥截面的应力分布对桥梁开裂的影响。根据分析结果,对桥梁的抗裂设计和施工成桥时间的选择等提出了一些建议,以便减小温度效应对桥梁开裂和挠度过大的不利影响。
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【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U441;U448.213

【参考文献】