大跨度连续桥梁早期温度裂缝及长期过量下挠控制研究

发布时间：2017-04-11 02:25

  本文关键词：大跨度连续桥梁早期温度裂缝及长期过量下挠控制研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：连续梁桥虽较常见,但随着桥梁跨度的不断增加,混凝土尺寸持续增大,结构基本呈现大体积混凝土特征,由此导致大桥施工及运营期间出现许多新问题,亟待解决。本文以某黄河在建(90+165+90)m大跨度预应力混凝土连续梁桥为背景,通过有限元模拟,结合现场实测,对该桥前期施工及后期运营阶段相关关键问题进行分析和研究。主要研究工作如下:(1)根据设计图纸与现场实际,运用Midas/civil软件模拟大桥施工过程,并结合实际施工方法,确定了该桥施工预拱度;采用正、倒装计算法计算了各施工阶段挠度和应力;根据现场观测数据,及时修正模型参数,保证模型的合理性;基于自适应控制法对大跨连续梁桥线形及应力状态进行控制。(2)针对大桥冬季施工箱梁裂缝病害,现场对裂缝分布及裂缝特征进行了系统检测;根据试块力学试验,确定了钢纤维混凝土与普通混凝土的早期力学性能;通过埋设温度测点,对钢纤维混凝土早期温度场进行了观测。运用ANSYS软件中的热分析板块建立实体有限元模型,结合现场实际观测,分析了箱梁腹板早期裂缝的性质,并对裂缝产生的主要原因进行了详细的分析。(3)通过基于热学分析下的有限元模拟,对普通混凝土与钢纤维混凝土两种材料的箱梁早期水化热温度场及应力场进行了对比分析,探讨了钢纤维混凝土对提高结构早期抗裂性能的作用机理;并根据现场实际施工情况,证明了钢纤维混凝土对改善箱梁早期温度裂缝的有效性。(4)探讨了冬季施工养护温差与混凝土早期腹板裂缝的关系,利用控制变量法,得到了箱梁冬季养护温差与混凝土温度应力之间的关系曲线;并针对该桥温度裂缝病害提出了相应的修补措施。(5)采用全桥有限元模型,利用单一变量法,进行了该桥在成桥阶段及后期运营期间,不同因素对跨中过量下挠病害的影响分析,并结合挠度变化情况,分析了相关因素的敏感性;同时,根据该桥结构特点,提出了有效控制大桥后期可能出现的跨中过量下挠的箱内体外预应力方法。
【关键词】：大跨度连续梁桥 温度裂缝 水化热 钢纤维混凝土 过量下挠
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U445
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 选题背景及研究意义10-12
• 1.1.1 选题背景10-11
• 1.1.2 论文研究目的及意义11-12
• 1.2 国内外研究进展12-16
• 1.2.1 预应力混凝土连续梁桥发展简介12-14
• 1.2.2 大跨度连续梁桥施工控制研究进展14-15
• 1.2.3 混凝土箱梁早期温度裂缝研究进展15-16
• 1.2.4 大跨度连续梁桥过量下挠研究进展16
• 1.3 主要研究内容16-18
• 2 大跨度连续梁桥施工控制18-36
• 2.1 桥梁概况18-19
• 2.1.1 主桥桥型布置18
• 2.1.2 主桥设计参数18-19
• 2.2 大跨度连续梁桥施工控制方法19-22
• 2.2.1 自适应施工控制方法19-20
• 2.2.2 施工控制的影响因素20
• 2.2.3 桥梁控制系统的建立20-22
• 2.3 主桥施工控制仿真分析22-26
• 2.3.1 计算模型的建立22-24
• 2.3.2 立模标高的计算24-25
• 2.3.3 主桥应力理论值的计算25-26
• 2.4 大跨度连续梁桥线形控制26-31
• 2.4.1 线形控制系统26-27
• 2.4.2 主桥线形控制结果27-31
• 2.5 大跨度连续梁桥应力控制31-35
• 2.5.1 应力控制系统31-32
• 2.5.2 主桥应力控制结果32-35
• 2.6 本章小结35-36
• 3 混凝土箱梁早期裂缝研究36-61
• 3.1 早期裂缝的产生及检测36-38
• 3.1.1 箱梁早期裂缝的产生36-37
• 3.1.2 早期裂缝病害的检测37-38
• 3.1.3 箱梁早期裂缝特征38
• 3.2 箱梁混凝土早期力学性能测试38-40
• 3.2.1 混凝土早期力学性能试验38-39
• 3.2.2 试验结果及分析39-40
• 3.3 钢纤维混凝土箱梁早期温度场测试40-42
• 3.3.1 早期温度测点的布设40-41
• 3.3.2 箱梁水化温度观测41-42
• 3.4 建立有限元模型42-43
• 3.4.1 实体模型划分42
• 3.4.2 模型边界条件42-43
• 3.4.3 自重作用下箱梁应力43
• 3.5 混凝土箱梁早期温度场分析43-51
• 3.5.1 热传导方程43-45
• 3.5.2 初始条件及边界条件45-46
• 3.5.3 混凝土水化热温度场模拟计算46-47
• 3.5.4 混凝土早期温度场分析47-51
• 3.6 混凝土箱梁早期应力场分析51-55
• 3.6.1 混凝土时效力学参数51-53
• 3.6.2 混凝土箱梁早期应力场分析53-55
• 3.6.3 钢纤维混凝土抵抗早期裂缝作用机理55
• 3.7 冬季养护温差对早期裂缝的影响55-58
• 3.7.1 混凝土箱梁冬季施工养护56
• 3.7.2 箱梁养护期间温度观测56-57
• 3.7.3 养护温差与早期裂缝的关系57-58
• 3.8 混凝土早期温度裂缝的处治58-59
• 3.9 本章小结59-61
• 4 大跨连续梁桥过量下挠分析61-79
• 4.1 大跨径PC梁桥过量下挠61-62
• 4.1.1 大跨径桥梁过量下挠现状61
• 4.1.2 跨中过量下挠的作用机理61-62
• 4.2 混凝土收缩徐变对连续梁桥过量下挠的影响62-66
• 4.2.1 混凝土收缩徐变模式62-63
• 4.2.2 混凝土收缩徐变模式对挠度的影响63-64
• 4.2.3 混凝土加载龄期对挠度的影响64-66
• 4.3 预应力损失对连续梁桥过量下挠的影响66-73
• 4.3.1 预应力损失对挠度的影响机理66-67
• 4.3.2 顶板预应力损失对连续梁桥挠度的影响67-69
• 4.3.3 腹板预应力损失对连续梁桥挠度的影响69-70
• 4.3.4 边跨底板预应力损失对连续梁桥挠度的影响70-71
• 4.3.5 中跨底板预应力损失对连续梁桥挠度的影响71-72
• 4.3.6 组合预应力损失对连续梁桥挠度的影响72-73
• 4.4 梁体开裂对连续梁桥过量下挠的影响73-74
• 4.5 恒载作用对连续梁桥过量下挠的影响74-77
• 4.5.1 梁体自重对连续梁桥下挠的影响74-76
• 4.5.2 桥面铺装厚度对连续梁桥下挠的影响76-77
• 4.6 大跨连续梁桥过量下挠的控制77-78
• 4.6.1 大跨度连续梁桥过量下挠因素敏感性分析77-78
• 4.6.2 大跨度连续梁桥过量下挠的控制与加固78
• 4.7 本章小结78-79
• 5 结论与展望79-81
• 5.1 本文研究结论79-80
• 5.2 研究展望80-81
• 致谢81-82
• 参考文献82-85
• 攻读学位期间的研究成果85

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本文编号：298123