混凝土收缩徐变对钢混组合梁桥长期性能的影响研究

发布时间：2020-08-07 02:35

【摘要】：钢混组合梁桥将钢梁和混凝土桥面板两种性质差异较大的材料通过剪力连接件连成一个整体,使得混凝土和钢材的性能优势互补,充分发挥了钢材和混凝土各自的长处,因此在现代桥梁中得到越来越广泛的应用。然而混凝土具有随时间变化而变化的收缩徐变效应,且内外部影响因素甚多,将会对整体钢混组合结构的安全耐久产生难以预测的影响。本文以钢混组合连续梁桥工程实例为依托,建立有限元分析模型,研究混凝土收缩徐变效应对钢混组合梁桥长期性能的影响。首先,本文概述了混凝土收缩徐变和钢混组合梁桥的国内外发展研究现状,并进行了简析。然后回顾了混凝土收缩徐变产生的机理及其经典计算理论和方法,并比较了几种经典理论的长处和短处。接着选取了钢混组合连续箱梁桥工程实例并运用Midas Civil有限元分析软件建立了其两层梁单元有限元分析模型。其次,利用有限元模型分析了钢混组合梁桥实例桥面板混凝土收缩徐变对混凝土桥面板、钢箱梁挠度和应力的影响。包括全桥挠度和应力分布规律、特征截面上下边缘位置处的挠度和应力随时间的发展变化规律和变化幅度等。分析结果表明,混凝土收缩徐变对钢混组合结构的影响较大,在钢混组合梁桥设计和施工中须加以重视。最后,对影响混凝土收缩徐变效应的三个参数:剪力键抗剪刚度、混凝土桥面板理论厚度以及环境年平均湿度进行了分析研究。总结出了这三个参数对钢混组合梁桥长期的挠度和应力的影响规律,为钢混组合梁桥设计和施工中对混凝土收缩徐变效应影响趋利避害提供一定的参考价值。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U441
【图文】：

技术路线图,工程硕士学位,组合梁桥,论文数

技术路线图

总体布置图,桥梁,单位

钢混组合桥越来越受欢迎和关注。但是独特的结构优势也伴随着一些亟待解决的缺陷。钢混组合桥桥面混凝土的收缩徐变使得钢梁发生应力重分布就是重点之一。由于混凝土收缩徐变的复杂性和钢、混凝土性质的较大差异，仅仅依靠理论分析解决不了组合梁中复杂的应力应变变化。在理论研究基础上，需要进行工程实例分析并比较，才能总结出其中的变化规律，进而为钢混组合梁设计施工合理性提供相应的建议。故选取一工程实例钢混组合梁桥进行有限元建模分析。3.1 工程总体概况国道丹东至阿勒泰公路呼玛至十八站段 K143+380依沙溪河大桥改扩建工程，公路等级二级，设计速度 60km/h，位于线路直线段。其中钢箱梁桥全长120m，主桥上部结构为（35+50+35）m 三跨钢-混组合连续箱梁。主桥组合梁断面形式为 2.5m 高钢箱梁+0.25m 等厚度 C50 微膨胀混凝土桥面板，桥面宽10m。桥梁简化的总体布置图如图 3-1 所示，钢箱梁的截面尺寸图如图 3-2 所示。

钢梁,截面尺寸,单位

图 3-2 钢梁截面尺寸图（单位:mm）表 3-1 主要材料参数表材料名称材料型号容重（kN/m3）线膨胀系数弹性模量结构构件混凝土 C50 26 1.0×1053.45×104桥面板钢材 Q345 77 1.2×1052.06×105钢箱梁3.2 有限元模型的建立在桥梁工程领域的设计和研究中，经常会遇到非线性的问题。混凝土收缩徐变会引起应力重分布，对于这类问题采用人工手算的方式会极为困难，并且很难得到精确解，因此有限元方法走进了设计和研究工作者的视野，应用越来越广泛。很多情况下，关于此类非线性问题，都会在允许的误差范围内，对实际结构进行一定程度的简化并建立有限元分析模型。随着计算机技术和有限元理论模型的快速发展，多种有限元分析软件已经走进工程设计和科学研究的视野，并在该领域发挥着越来越重要的作用。不仅提高了工程计算精度，也简化了设计研究程序。本文采用桥梁设计领域常用的

【参考文献】