钢-RPC叠合桥面板接缝力学性能研究

发布时间：2017-05-02 11:18

  本文关键词：钢-RPC叠合桥面板接缝力学性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：钢-RPC(Reactive Powder Concrete)叠合桥面板的弯曲刚度明显大于正交异性钢桥面板,能够改善正交异性钢桥面板普遍存在的疲劳开裂及铺装层易损问题。由于RPC硬化速度快,对于大型桥梁的混凝土桥面板而言,纵横桥向都难以一次性浇筑完成,必然存在新旧混凝土结合面。由于结合面处钢纤维无法连续,使结合面处结构的抗弯拉性能降低,在负弯矩条件下,易出现裂缝,若裂缝宽度控制不当,将影响结构使用寿命。如何有效控制叠合桥面板接缝处混凝土裂缝宽度成为设计中需要解决的一个重要问题。文中采用燕尾榫形的接缝构造,利用燕尾榫可以传递拉力的特性,优化接缝处的局部应力,同时采用较高的纵向配筋率,共同控制接缝处的裂缝发展；本文通过理论推导、模型试验和数值模拟,对正常使用阶段叠合桥面板接缝处混凝土的受力性能、裂缝发展规律及结构刚度开展了相关研究,所做的主要工作和结论如下：(1)通过钢-RPC叠合梁接缝模型试验,探明了加载过程中结构应力、挠度、裂缝的发展规律,明确了燕尾榫斜边机械嵌锁力以及RPC板的纵向配筋率是影响裂缝发展的重要因素,将试验结果与有限元结果进行对比分析,两者吻合良好。(2)通过试验研究与数值模拟分析,初步探明了影响接缝处裂缝宽度的主要因素包括燕尾榫斜边倾角、钢筋应变以及保护层厚度,与无滑移理论的影响因素吻合,为裂缝宽度计算方法提供了依据。(3)基于无滑移理论,以数值模拟和试验数据为基础,考虑了燕尾榫斜边机械嵌锁作用的有利影响,采用回归分析的方法对影响裂缝宽度的因素进行修正,并建立了适用于燕尾榫形接缝的裂缝宽度计算公式。(4)综合考虑燕尾榫约束作用对截面刚度的影响,采用有效惯性矩法对结构刚度进行了研究,提出了含燕尾榫的钢-RPC叠合桥面板刚度的理论计算公式。
【关键词】：组合结构 钢-RPC组合梁 裂缝宽度 有效刚度 浇筑接缝
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U441;U443.31
【目录】：

• 摘要6-7
• abstract7-12
• 第1章 绪论12-19
• 1.1 选题背景及研究的目的和意义12-13
• 1.2 叠合桥面板的研究现状13-15
• 1.2.1 组合桥面结构的发展历程13
• 1.2.2 叠合桥面板的研究方法及研究成果13-15
• 1.3 RPC的研究现状15-16
• 1.4 RPC叠合桥面板研究现状16
• 1.5 新旧混凝土接缝研究现状16-18
• 1.5.1 现有接缝形式16-17
• 1.5.2 存在的问题17-18
• 1.5.3 接缝处裂缝宽度研究的特殊性18
• 1.6 本文的研究思路和内容18-19
• 第2章 钢-RPC叠合桥面板接缝试验研究19-34
• 2.1 试验目的和内容19
• 2.2 试件设计19-22
• 2.3 加载与测试22-25
• 2.3.1 加载方法22-23
• 2.3.2 测试方法23-25
• 2.4 试验结果及分析25-33
• 2.4.1 燕尾榫的抗裂性能25-28
• 2.4.2 应变分析28-29
• 2.4.3 挠度分析29-31
• 2.4.4 裂缝的特征31-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第3章 燕尾榫构造的有限元分析34-59
• 3.1 概述34-35
• 3.2 单元类型的选择35-39
• 3.2.1 燕尾榫斜边接触的模拟35
• 3.2.2 裂缝的模拟35-38
• 3.2.3 钢结构及钢筋的模拟38-39
• 3.3 材料应力-应变关系39-41
• 3.3.1 RPC混凝土本构关系39-40
• 3.3.2 钢结构本构关系40-41
• 3.4 钢-RPC叠桥面板接缝模型的建立41-44
• 3.4.1 几何建模41-42
• 3.4.2 燕尾榫局部模型42-43
• 3.4.3 荷载的定义43
• 3.4.4 边界条件43-44
• 3.5 静载试验计算值与试验值对比44-48
• 3.5.1 裂缝云图44
• 3.5.2 应力与应变分析44-45
• 3.5.3 挠度分析45-47
• 3.5.4 裂缝分析47-48
• 3.6 燕尾榫接缝处参数化分析48-58
• 3.6.1 配筋率对裂缝宽度的影响48-51
• 3.6.2 燕尾榫斜边倾角的影响51-55
• 3.6.3 根部缩颈RPC应力分析55-57
• 3.6.4 保护层厚度的影响57-58
• 3.7 本章小结58-59
• 第4章 燕尾榫接缝处裂缝宽度研究59-79
• 4.1 开裂弯矩及接缝处钢筋应变理论分析59-62
• 4.1.1 分析及假设59-60
• 4.1.2 非接缝截面开裂弯矩理论计算公式60-61
• 4.1.3 接缝截面钢筋应变分析61-62
• 4.2 现有裂缝宽度计算理论62-66
• 4.2.1 钢筋混凝土裂缝理论63-64
• 4.2.2 叠合梁裂缝宽度理论64-66
• 4.3 不同裂缝理论计算结果对比66-68
• 4.4 裂缝宽度影响因子修正68-77
• 4.4.1 钢筋应力的修正68-72
• 4.4.2 钢筋应变不均匀系数的修正72-74
• 4.4.3 对保护层厚度相关参数的修正74-76
• 4.4.4 裂缝宽度公式修正值76-77
• 4.5 本章小结77-79
• 第5章 含燕尾榫叠合梁刚度分析79-89
• 5.1 含燕尾榫叠合梁的刚度特点79-81
• 5.2 考虑滑移效应对刚度的影响81-84
• 5.3 考虑燕尾榫作用的有效惯性矩法84-86
• 5.4 有效惯性矩法对应的叠合梁挠度86-88
• 5.5 本章小结88-89
• 第6章 结论与展望89-91
• 6.1 本文主要工作及结论89-90
• 6.2 本文的创新点90
• 6.3 不足及展望90-91
• 致谢91-92
• 参考文献92-96
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果96

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