在役PC变截面梁桥开裂下挠成因分析及性能评估
发布时间：2025-01-05 21:02
PC变截面连续梁桥广泛应用于公路、铁路和城市道路等重要交通干线上。然而,在长期运营后经常出现的开裂和下挠病害问题,是工程界十分关切而又非常棘手的问题。本文以实桥病害调研统计为背景,系统开展了开裂和下挠两类病害的主要成因分析,给出识别在役桥梁状态和长期预应力损失发展规律的两种性能评估方法,主要研究工作和创新点如下:(1)以江苏省内典型PC变截面梁桥为例,通过参数化敏感性分析及病害特征统计调研,讨论桥梁产生腹板裂缝和弯曲裂缝病害主要原因,和结构易出现弯曲裂缝和腹板斜裂缝的区域。分析表明,汽车超载是造成箱梁弯曲裂缝和腹板斜裂缝的主要原因之一。(2)提出了一种基于裂缝特征参数的桥梁状态识别方法。通过弯曲裂缝高度,识别纵向预应力筋有效预应力和结构弯曲刚度;通过斜裂缝等级,识别结构有效剪切刚度和竖向预应力筋有效应力。并结合一座实桥裂缝病害情况加以验证。(3)在ABAQUS三维实体元分析功能基础上,开发混凝土收缩徐变子程序,实现了PC变截面梁桥的时变效应分析。计算表明,悬臂束下弯桥梁相对于悬臂束未下弯桥梁能有效抑制腹板出现主拉应力。对比分析了ACI209、CEB-FIP(1990)和B4三种收缩徐变模...
【文章页数】：111 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 研究背景
1.1 概述
1.1.1 国内外变截面PC梁桥现状
1.1.2 江苏省境内PC变截面梁桥现状
1.2 国内外研究现状
1.2.1 PC变截面开裂和下挠成因分析
1.2.2 PC变截面梁桥开裂后性能评估
1.2.3 PC变截面梁桥长期性能评估
1.3 技术路线与主要研究内容
1.3.1 本文研究主要内容
1.3.2 技术路线
第2章 PC变截面梁桥开裂影响因素的敏感性分析
2.1 PC变截面梁桥的设计特点
2.2 主要影响因素的选择
2.2.1 研究对象
2.2.2 有限元模型建立
2.2.3 敏感性参数指标
2.2.4 影响应力变化的若干不利因素敏感性
2.2.5 本章研究思路
2.3 不利因素作用下截面应力变化的敏感性对比分析
2.3.1 箱梁结构超方(DL)
2.3.2 二期铺装超方(DL-P)
2.3.3 汽车超载(LL)
2.3.4 预应力损失分析(PL)
2.3.5 各不利因素作用下关键截面产生裂缝病害敏感性对比分析
2.4 各不利因素对同一截面应力变化的敏感性分析对比
2.4.1 基于超载率L%=1%各不利因素敏感性对比分析
2.5 基于现场荷载调研同一截面应力变化敏感性对比分析
2.5.1 江苏省境内现场荷载调研情况
2.5.2 基于现场调研同一截面应力变化结果分析
2.6 结论
第3章 基于实测裂缝特征参数PC变截面梁桥状况评估
3.1 PC变截面梁桥状态评估思路
3.1.1 裂缝特征参数
3.1.2 基于裂缝特征参数的桥梁状态识别流程
3.2 斜裂缝与剪切刚度和竖向有效预应力关联性分析
3.2.1 斜裂缝与剪切刚度关联性分析
3.2.2 腹板斜裂缝对跨中挠度影响分析
3.2.3 斜裂缝与竖向有效预应力关联性分析
3.3 弯曲裂缝与抗弯刚度和合龙束有效预应力关联性分析
3.3.1 弯曲裂缝与纵向有效预应力关联性分析
3.3.2 考虑弯曲裂缝的截面弯曲刚度折减
3.4 实桥应用
3.4.1 桥梁病害情况
3.4.2 基于弯曲裂缝结构状态识别
3.4.3 基于斜裂缝的结构状态识别
3.4.4 修正后模型挠度与实测挠度对比分析
3.5 本章小结
第4章 基于三维实体元PC变截面桥梁时变效应分析
4.1 不同收缩徐变模式对比分析
4.1.1 影响混凝收缩徐变主要因素
4.1.2 ACI209 收缩徐变模型
4.1.3 B4 模型
4.1.4 CEB-FIP(1990)模型
4.1.5 不同收缩徐变模型对比分析
4.2 ABAQUS收缩徐变子程序开发
4.2.1 混凝土收缩徐变子程序开发
4.2.2 ABAQUS收缩徐变计算结果校核
4.3 PC变截面梁桥成桥后时变效应分析
4.3.1 分析参数确定
4.3.2 不同收缩徐变模式下结构内力和挠度对比分析
4.3.3 收缩徐变作用下预应力损失分析
4.3.4 成桥后腹板主拉应力分析
4.3.5 竖向预应力损失对腹板主拉应力应力影响分析
4.4 PC变截面梁桥过度下挠影响因素分析
4.4.1 成桥状态
4.4.2 混凝土徐变变异
4.5 本章小结
第5章 预应力钢绞线的长期松弛损失分析
5.1 国内外预应力筋松弛计算方法对比分析
5.1.1 《公预规》松弛计算方法
5.1.2 CEB-FIP规范松弛计算方法
5.1.3 PCI手册预应力松弛计算方法
5.1.4 不同预应力筋松弛计算方法对比分析
5.2 影响预应力松弛主要因素分析
5.2.1 高温作用下预应力松弛特性研究
5.2.2 非均匀预应力作用下松弛特性研究
5.2.3 考虑高温和非均匀预应力PC变截面梁桥性能研究
5.3 本章小节
第6章 基于实测桥梁挠度数据的长期预应力损失评估
6.1 研究思路
6.1.1 基于桥梁实测挠度数据长期预应力分析方法特点
6.1.2 基于桥梁实测挠度数据长期预应力分析过程
6.2 实桥验证
6.2.1 基本信息
6.2.2 虎门大桥辅通道预应力发展规律识别
6.3 本章小结
第7章 结论与展望
7.1 全文总结
7.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
本文编号：4023259
【文章页数】：111 页
【学位级别】：硕士
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摘要
Abstract
第1章 研究背景
1.1 概述
1.1.1 国内外变截面PC梁桥现状
1.1.2 江苏省境内PC变截面梁桥现状
1.2 国内外研究现状
1.2.1 PC变截面开裂和下挠成因分析
1.2.2 PC变截面梁桥开裂后性能评估
1.2.3 PC变截面梁桥长期性能评估
1.3 技术路线与主要研究内容
1.3.1 本文研究主要内容
1.3.2 技术路线
第2章 PC变截面梁桥开裂影响因素的敏感性分析
2.1 PC变截面梁桥的设计特点
2.2 主要影响因素的选择
2.2.1 研究对象
2.2.2 有限元模型建立
2.2.3 敏感性参数指标
2.2.4 影响应力变化的若干不利因素敏感性
2.2.5 本章研究思路
2.3 不利因素作用下截面应力变化的敏感性对比分析
2.3.1 箱梁结构超方(DL)
2.3.2 二期铺装超方(DL-P)
2.3.3 汽车超载(LL)
2.3.4 预应力损失分析(PL)
2.3.5 各不利因素作用下关键截面产生裂缝病害敏感性对比分析
2.4 各不利因素对同一截面应力变化的敏感性分析对比
2.4.1 基于超载率L%=1%各不利因素敏感性对比分析
2.5 基于现场荷载调研同一截面应力变化敏感性对比分析
2.5.1 江苏省境内现场荷载调研情况
2.5.2 基于现场调研同一截面应力变化结果分析
2.6 结论
第3章 基于实测裂缝特征参数PC变截面梁桥状况评估
3.1 PC变截面梁桥状态评估思路
3.1.1 裂缝特征参数
3.1.2 基于裂缝特征参数的桥梁状态识别流程
3.2 斜裂缝与剪切刚度和竖向有效预应力关联性分析
3.2.1 斜裂缝与剪切刚度关联性分析
3.2.2 腹板斜裂缝对跨中挠度影响分析
3.2.3 斜裂缝与竖向有效预应力关联性分析
3.3 弯曲裂缝与抗弯刚度和合龙束有效预应力关联性分析
3.3.1 弯曲裂缝与纵向有效预应力关联性分析
3.3.2 考虑弯曲裂缝的截面弯曲刚度折减
3.4 实桥应用
3.4.1 桥梁病害情况
3.4.2 基于弯曲裂缝结构状态识别
3.4.3 基于斜裂缝的结构状态识别
3.4.4 修正后模型挠度与实测挠度对比分析
3.5 本章小结
第4章 基于三维实体元PC变截面桥梁时变效应分析
4.1 不同收缩徐变模式对比分析
4.1.1 影响混凝收缩徐变主要因素
4.1.2 ACI209 收缩徐变模型
4.1.3 B4 模型
4.1.4 CEB-FIP(1990)模型
4.1.5 不同收缩徐变模型对比分析
4.2 ABAQUS收缩徐变子程序开发
4.2.1 混凝土收缩徐变子程序开发
4.2.2 ABAQUS收缩徐变计算结果校核
4.3 PC变截面梁桥成桥后时变效应分析
4.3.1 分析参数确定
4.3.2 不同收缩徐变模式下结构内力和挠度对比分析
4.3.3 收缩徐变作用下预应力损失分析
4.3.4 成桥后腹板主拉应力分析
4.3.5 竖向预应力损失对腹板主拉应力应力影响分析
4.4 PC变截面梁桥过度下挠影响因素分析
4.4.1 成桥状态
4.4.2 混凝土徐变变异
4.5 本章小结
第5章 预应力钢绞线的长期松弛损失分析
5.1 国内外预应力筋松弛计算方法对比分析
5.1.1 《公预规》松弛计算方法
5.1.2 CEB-FIP规范松弛计算方法
5.1.3 PCI手册预应力松弛计算方法
5.1.4 不同预应力筋松弛计算方法对比分析
5.2 影响预应力松弛主要因素分析
5.2.1 高温作用下预应力松弛特性研究
5.2.2 非均匀预应力作用下松弛特性研究
5.2.3 考虑高温和非均匀预应力PC变截面梁桥性能研究
5.3 本章小节
第6章 基于实测桥梁挠度数据的长期预应力损失评估
6.1 研究思路
6.1.1 基于桥梁实测挠度数据长期预应力分析方法特点
6.1.2 基于桥梁实测挠度数据长期预应力分析过程
6.2 实桥验证
6.2.1 基本信息
6.2.2 虎门大桥辅通道预应力发展规律识别
6.3 本章小结
第7章 结论与展望
7.1 全文总结
7.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
本文编号：4023259
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