PC连续箱梁桥0号块精细化受力分析及试验研究

发布时间：2017-04-14 06:12

  本文关键词：PC连续箱梁桥0号块精细化受力分析及试验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：预应力混凝土连续箱梁桥具有良好的抗弯、抗扭、抗剪的力学性能,使之结构本身拥有良好的稳定性和安全性;加上箱梁本身构造的灵活多变可以适用不同的施工要求,使此类桥型在工程建设中的选用日渐广泛。但开裂现象贯穿此类桥型的施工阶段和使用阶段,桥梁的开裂不仅影响其美观性和使用性能,严重时甚至引起桥梁坍塌。本文以一座预应力混凝土连续箱梁桥为研究对象,通过有限软件ANSYS模拟箱梁0#块的空间应力分布,研究了箱梁0#块在施工阶段不同条件下应力分布的规律。针对现行空间有限元软件模拟箱梁预应力孔道时,由于孔道尺寸相对箱梁尺寸较小,为保证箱梁网格划分成功,箱梁单元尺寸就需较小导致单元数量巨大,影响计算机计算效率的现象。本文对孔道截面形状进行简化:将圆形截面简化为正四边形和正八边形,得出不同孔道截面形状对孔道周边应力影响的异同,为设计进行管道形状简化进而简化模型提供参考。分析了箱梁0#块在悬臂施工阶段空间应力分布,对箱梁的顶底板、腹板、横隔板的主拉应力和主压应力进行了细致分析,确定了不同施工阶段箱梁应力分布规律和最不利位置;发现箱梁截面突变位置和预应力锚固端位置易产生应力集中,导致局部应力较大,增加了箱梁开裂的概率。通过模拟PC连续梁桥正常的悬臂施工工况,对有无预应力孔道两种条件下的箱梁空间应力进行对比分析,总结了悬臂施工阶段预应力孔道对箱梁0#块应力分布的影响大小;选取1#块钢束张拉完的施工阶段,细致分析了预应力孔道对箱梁不同位置应力分布的影响。通过模拟箱梁混凝土浇筑完成后出现质量缺陷时箱梁应力分布规律,得出不同质量缺陷对箱梁应力分布的影响。整理施工阶段应力应变实测数据,得出箱梁0#块的实际应力分布规律,并和数值模拟结果进行对比分析,相互验证。
【关键词】：0#块 预应力预留孔道 质量缺陷
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U441;U448.213
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 PC连续箱梁桥的发展历史10-12
• 1.1.1 国外PC连续箱梁桥发展简介10-11
• 1.1.2 国内PC连续箱梁桥发展简介11-12
• 1.2 PC梁桥箱形截面的构造特点和受力特性简介12-13
• 1.3 PC连续箱梁桥的空间应力计算方法和研究现状13-16
• 1.3.1 计算方法13-14
• 1.3.2 研究现状14-16
• 1.4 问题的提出16
• 1.5 本文研究目的和研究内容16-18
• 1.5.1 研究目的16-17
• 1.5.2 本文主要内容17-18
• 第2章 预应力孔道截面形状对孔道周边应力的影响18-44
• 2.1 分析模型的建立18-19
• 2.2 单孔孔道应力数据分析19-26
• 2.2.1 单孔道孔道周边应力的总体分析19-21
• 2.2.2 单孔孔道边缘线应力分析21-22
• 2.2.3 单孔孔道周边横向应力分析22-25
• 2.2.4 单孔孔道道纵向应力分析25-26
• 2.3 双孔孔道应力分析26-34
• 2.3.1 双孔道时孔道周边应力的总体分析26-29
• 2.3.2 双孔孔道边缘线应力分析29
• 2.3.3 双孔孔道周边应力横向分析29-32
• 2.3.4 双孔孔道周边纵向应力分析32-34
• 2.4 四孔孔道应力分析34-42
• 2.4.1 四孔道孔道周边应力的总体分析34-37
• 2.4.2 四孔孔道边缘线应力分析37
• 2.4.3 四孔孔道周边横向应力分析37-40
• 2.4.4 四孔孔道周边纵向应力分析40-42
• 2.5 本章小结42-44
• 第3章 PC箱梁桥 0#块应力分布数值模拟44-102
• 3.1 工程背景和桥梁设计基本参数44-46
• 3.1.1 工程背景简介44-45
• 3.1.2 桥梁设计参数简介45-46
• 3.2 PC箱梁桥 0#块的平面应力分析46-50
• 3.2.1 模型建立简介46-47
• 3.2.2 施工阶段应力数据整理及分析47-48
• 3.2.3 正常使用极限状态下应力数据整理及分析48-50
• 3.2.4 本节小节50
• 3.3 PC连续箱梁桥空间模型建立流程50-55
• 3.3.1 有限元单元类型的选取50
• 3.3.2 模型尺寸的确定50-52
• 3.3.3 几何模型的建立及网格划分52-53
• 3.3.4 预应力模拟的方式53-54
• 3.3.5 模型边界条件的设置54-55
• 3.3.6 应力分析工况的选取55
• 3.4 悬臂施工阶段 0#块空间应力分析55-89
• 3.4.1 方法概述55-56
• 3.4.2 顶板受力分析56-65
• 3.4.3 腹板应力分析65-74
• 3.4.4 底板应力分析74-82
• 3.4.5 横隔板的应力分析82-88
• 3.4.6 本节小结88-89
• 3.5 预应力孔道对 0#块局部应力影响性分析89-100
• 3.5.1 箱梁顶板上缘线应力对比分析90-93
• 3.5.2 腹板内表面边缘线应力对比分析93-95
• 3.5.3 翼缘板根部下缘线应力对比分析95-97
• 3.5.4 腹板内表面上缘线应力对比97-100
• 3.5.5 本节小结100
• 3.6 本章小结100-102
• 第4章 施工质量缺陷对箱梁应力的影响性分析102-137
• 4.1 腹板混凝土弹性模量折减对箱梁应力分布的影响102-112
• 4.1.1 悬臂端根部下缘线的应力对比分析103-106
• 4.1.2 顶板下表面和腹板内表面交线的应力对比分析106-109
• 4.1.3 0#块外端面与腹板内表面交线的应力对比分析109-112
• 4.2 腹板预应力管道右侧存在孔洞时应力影响性分析112-121
• 4.2.1 概述112-114
• 4.2.2 孔洞边长a=40mm时孔洞周边的应力分析114-117
• 4.2.3 孔洞边长a=80mm时应力影响分析117-121
• 4.3 腹板预应力孔道正下方存在孔洞时应力影响性分析121-129
• 4.3.1 概述121-122
• 4.3.2 孔洞边长a=40mm时应力影响分析122-125
• 4.3.3 孔洞边长a=80mm时应力影响分析125-129
• 4.4 施工阶段腹板内部孔洞周边应力变化规律研究129-135
• 4.4.1 孔洞周边竖向应力分布变化129-131
• 4.4.2 孔洞周边横向应力分布变化131-133
• 4.4.3 孔洞周边纵向应力分布变化133-135
• 4.5 本章小结135-137
• 第5章 箱梁 0#块施工阶段实测数据的整理与分析研究137-156
• 5.1 实验目的137
• 5.2 实验原理137-139
• 5.2.1 简述137
• 5.2.2 公式推导137-139
• 5.3 实验方案139-142
• 5.3.1 实验仪器简介139
• 5.3.2 综合测试仪计算原理139-140
• 5.3.3 测点的布置140-142
• 5.4 现场监测数据分析142-154
• 5.4.1 悬臂施工阶段数据处理142-145
• 5.4.2 悬臂施工阶段应力分析145-150
• 5.4.3 悬臂施工阶段理论数据与实测数据对比分析150-153
• 5.4.4 施工阶段外界温度对箱梁应力的影响性研究153-154
• 5.5 本章小结154-156
• 第6章 结论与展望156-159
• 6.1 主要结论156-158
• 6.2 展望158-159
• 致谢159-160
• 参考文献160-161

【参考文献】

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