波形钢腹板PC组合箱梁连续刚构桥体外预应力关键参数研究

发布时间：2017-07-19 21:27

  本文关键词：波形钢腹板PC组合箱梁连续刚构桥体外预应力关键参数研究

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【摘要】：本论文依托花天河大桥设计为背景工程,采用Midas/Civil与Midas/FEA进行受力分析。由于体外预应力束张拉力只能通过与主梁有接触的锚固横梁及转向块传递给主梁,因此转向位置及锚固位置的布置,即体外预应力钢束线型的布置对结构整体受力、二次效应及体外预应力增量都有一定程度的影响。本人在前人研究的基础上,主要针对成桥束中体内、体外预应力束的合理比例及体外预应力钢束线型的优化设计展开了本文的研究内容:(1)首先对预应力的几种配置方式进行讨论,再结合本依托工程结构特点,确定最合理的配置方式。(2)采用Midas/Civil对结构整体进行计算,按规范要求对体外预应力进行配束设计,在初步确定了配置束数后,对结构整体受力进行验算。(3)对于悬臂浇筑施工的大跨径波形钢腹板刚构桥,其预应力钢束的配置特点为:顶板悬臂施工束主要承担施工期及运营期的负弯矩,底板体内成桥束用于承受成桥正弯矩,体外成桥束用于承受成桥后的可变荷载。根据其配置特点,在满足正常使用极限状态及承载能力极限状态的基础上,以控制截面为目标(中跨跨中截面),研究体内、体外预应力比例变化对结构变形及应力的影响,得出体外束与底板成桥束(体外束+底板体内束)比例K与挠度的关系曲线方程,并寻求K值最合理的比例范围。(4)体外预应力钢束采用折线形式,其不同的锚固位置有效偏心距不同,对结构受力性能的影响也不同,因本依托工程为分跨布置分跨张拉,所以对边跨及中跨的锚固位置对结构受力的影响分别进行研究,得出其影响程度的大小及影响规律。(5)对于二次效应的研究,本文采用Midas/FEA有限元软件,建立有限元模型,其中结构外部的体外预应力钢束采用桁架单元,埋入混凝土主梁内的部分采用实体单元模拟。进行线性和非线性计算,以转向块间距及转向块个数为变量,得出其对二次效应及体外预应力应力增量的影响。(6)采用Midas/FEA有限元软件,研究边跨及中跨不同的间跨比对结构整体受力性能的影响,得到在不同的间跨比下,主梁变形及应力变化规律。
【关键词】：波形钢腹板 预应力混凝土 体外预应力 参数分析 二次效应
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U445.4;U448.23
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-22
• 1.1 概述10
• 1.2 波形钢腹板桥梁应用现状10-15
• 1.3 体外预应力波形钢腹板PC组合箱梁的结构特点15-16
• 1.3.1 与传统PC箱梁相比的特点15
• 1.3.2 与平钢腹板PC箱梁相比的特点15-16
• 1.4 体外预应力体系发展与研究现状16-20
• 1.4.1 体外预应力体系的发展16-18
• 1.4.2 体外预应力体系的研究现状18-20
• 1.5 本文研究的主要内容20-22
• 第二章 体外预应力体系及其计算理论22-35
• 2.1 体外预应力钢束体系22-25
• 2.1.1 体外预应力束体（钢束、管道及灌浆材料）22-23
• 2.1.2 锚固装置23
• 2.1.3 转向装置23-25
• 2.1.4 减震装置25
• 2.1.5 体外束防腐系统25
• 2.2 体外预应力体系的受力特点25-28
• 2.2.1 体外预应力体系整体受力特点25-26
• 2.2.2 体外预应力体系各阶段内的计算特点26-27
• 2.2.3 体外预应力体系结构内力简化计算方法27-28
• 2.3 体外预应力设计28-30
• 2.3.1 体外束布置形式及体外束面积的确定28
• 2.3.2 体外预应力束应力损失28-30
• 2.3.3 张拉控制应力的确定30
• 2.4 二次效应分析30-31
• 2.5 体外预应力钢筋应力增量的计算31-34
• 2.6 小结34-35
• 第三章 波形钢腹板PC组合箱梁桥体外预应力的参数分析35-54
• 3.1 工程概况35-36
• 3.2 有限元模型的建立36-37
• 3.2.1 有限元理论的介绍36
• 3.2.2 有限元软件选择36
• 3.2.3 模型建立的简化36
• 3.2.4 结构离散与节段化分36-37
• 3.3 大跨径波形钢腹板PC组合箱梁预应力钢束设计的讨论37-39
• 3.3.1 全体内预应力配束37-38
• 3.3.2 全体外预应力配束38-39
• 3.3.3 体内体外混合配束39
• 3.3.4 预应力配置方式的确定及设计参数39
• 3.4 体外预应力的配置39-48
• 3.4.1 体外预应力束束数的初步判定40-43
• 3.4.2 混凝土应力验算43-47
• 3.4.3 主梁抗弯承载能力验算47-48
• 3.5 体内外预应力比例改变对结构受力的影响48-52
• 3.5.1 参数的选取48-49
• 3.5.2 主梁变形分析49-50
• 3.5.3 主梁应力分析50-52
• 3.6 小结52-54
• 第四章 体外预应力钢束不同锚固位置对整体受力的影响54-69
• 4.1 研究参数的选取54-56
• 4.2 不同的锚固位置对结构受力的影响56-68
• 4.2.1 边跨边墩锚固位置θ_156-60
• 4.2.2 边跨中墩锚固位置θ_260-64
• 4.2.3 中跨中墩锚固位置θ_364-68
• 4.3 小结68-69
• 第五章 体外预应力转向块布置对结构受力的分析69-82
• 5.1 研究参数的选取69
• 5.2 间跨比对二次效应的影响分析69-74
• 5.2.1 体外预应力在FEA中的模拟69-71
• 5.2.2 间跨比对二次效应的影响分析71-74
• 5.3 中跨间跨比对体外预应力应力增量的影响74-75
• 5.4 不同的间跨比对整体受力的影响分析75-80
• 5.4.1 边跨间跨比α_176-77
• 5.4.2 中跨间跨比α_277-80
• 5.5 小结80-82
• 第六章 结论与展望82-84
• 6.1 结论82-83
• 6.2 展望83-84
• 致谢84-85
• 参考文献85-88
• 在校期间发表的论著及取得的科研成果88
• 在学期间发表的论著88

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本文编号：564922