下承式节段预应力RUHPC桁架梁桥简化设计方法

发布时间：2017-08-09 09:16

  本文关键词：下承式节段预应力RUHPC桁架梁桥简化设计方法

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【摘要】：桥梁技术的进步是与材料技术的进步分不开的,大跨度桥梁的应用和发展,对材料的轻质高强、长期稳定性和复杂环境下的耐久性均提出了更高的标准。UHPC(超高性能混凝土)具有优异的力学性能和耐久性能,采用UHPC修建大跨度桥梁结构,可以实现结构轻质高强高耐久,而桁架桥梁适合发挥UHPC材料性能及大大降结构自重。因此,下承式UHPC节段预应力桁架梁桥有着突出的优势和潜在的应用前景,但关于下承式节段UHPC预应力桁架梁桥中所涉及的基本构件的力学性能的研究工作还很有限。本文基于理论分析和非线性有限元分析,开展了RUHPC(钢筋超高性能混凝土)轴拉构件、RUHPC轴压构件和预应力RUHPC偏拉构件的力学性能分析,建立了RUHPC轴心受拉构件开裂荷载、极限承载力计算方法和RUHPC轴心受压构件钢筋屈服和极限承载力计算方法,建立了预应力RUHPC偏心受拉构件开裂荷载和极限承载力计算方法。有限元模型经过了近似结构试验的验证,基于该有限元模型,开展了偏心距、截面尺寸和配筋率对预应力RUHPC偏心受拉构件极限承载力的等效拉应力系数取值的影响分析。依据结构静力性能,提出了下承式节段预应力RUHPC桁架梁桥实用设计方法,基于该方法设计了典型桁架人行天桥和管线桥梁,并与普通混凝土和钢材相对比,探讨了UHPC材料应用于下承式桁架梁桥的可行性和优势。
【关键词】：超高性能混凝土 桁架梁桥 轴心受压 轴心受拉 预应力偏心受拉
【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】：2016
【分类号】：U442.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 课题背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-14
• 1.2.1 桁架梁桥应用现状10-11
• 1.2.2 UHPC材料性能研究现状11-12
• 1.2.3 RUHPC轴压构件性能研究现状12-13
• 1.2.4 RUHPC轴拉构件性能研究现状13-14
• 1.2.5 预应力钢纤维混凝土偏拉构件性能研究现状14
• 1.3 本文的主要研究内容14-16
• 第2章 RUHPC轴心受力构件力学性能16-31
• 2.1 基本假定16-19
• 2.1.1 平截面假定16-17
• 2.1.2 UHPC单轴受拉本构模型17-18
• 2.1.3 UHPC单轴受压本构模型18
• 2.1.4 非预应力钢筋应力应变关系18-19
• 2.2 RUHPC轴心受拉构件受力分析19-25
• 2.2.1 基本方程19-20
• 2.2.2 开裂荷载20-21
• 2.2.3 极限承载力21-22
• 2.2.4 相关规范中轴心受拉构件计算公式22-24
• 2.2.5 RUHPC轴心受拉构件承载力计算公式对比24-25
• 2.3 RUHPC轴心受压构件受力分析25-30
• 2.3.1 基本方程26
• 2.3.2 屈服荷载26-27
• 2.3.3 极限承载力27
• 2.3.4 相关规范中轴心受压构件计算公式27-29
• 2.3.5 RUHPC轴心受压构件承载力计算公式对比29-30
• 2.4 小结30-31
• 第3章 预应力RUHPC偏心受拉构件受力性能31-50
• 3.1 基本假定31-33
• 3.1.1 预应力钢筋本构模型31-32
• 3.1.2 预应力损失32-33
• 3.2 大、小偏心受拉的区分33-34
• 3.3 小偏心受拉构件受力分析34-40
• 3.3.1 小偏心受拉开裂荷载计算34-38
• 3.3.2 小偏心受拉极限承载力计算38-40
• 3.4 大偏心受拉构件受力分析40-46
• 3.4.1 大偏心受拉开裂荷载计算40-43
• 3.4.2 大偏心受拉极限承载力计算43-46
• 3.5 相关规范中偏心受拉构件计算公式46-49
• 3.6 规范中偏心受拉承载力计算公式对比49
• 3.7 小结49-50
• 第4章 预应力RUHPC偏心受拉构件有限元分析50-66
• 4.1 ABAQUS有限元建模50-56
• 4.1.1 有限元分析模型50
• 4.1.2 分析模块50-51
• 4.1.3 材料的本构模型51-54
• 4.1.4 预应力的模拟54
• 4.1.5 网络划分与单元类型54-56
• 4.1.6 时间增量的控制56
• 4.2 RUHPC偏心受压柱ABAQUS有限元建模方法验证56-60
• 4.2.1 试验概况56-57
• 4.2.2 试验结果57
• 4.2.3 RUHPC偏压柱有限元建模57-58
• 4.2.4 模拟结果与试验结果对比58-60
• 4.3 预应力RUHPC偏心受拉柱有限元建模60-65
• 4.3.1 材料模型60-61
• 4.3.2 试件工况设计61-62
• 4.3.3 不同试件工况的数值模拟结果62
• 4.3.4 偏心距对小偏心等效拉应力系数的影响62-63
• 4.3.5 配筋率对小偏心等效拉应力系数的影响63-64
• 4.3.6 截面高度对小偏心等效拉应力系数的影响64
• 4.3.7 数值结果与理论结果的比较64-65
• 4.4 小结65-66
• 第5章 下承式节段预应力RUHPC桁架梁桥设计66-92
• 5.1 下承式节段预应力RUHPC桁架梁桥设计66-68
• 5.2 人行天桥工程实例设计68-83
• 5.2.1 主要技术标准69
• 5.2.2 设计依据及设计规范69
• 5.2.3 设计荷载及组合69-70
• 5.2.4 预应力RUHPC桁架人行天桥设计70
• 5.2.5 预应力RUHPC桁架人行天桥结构计算分析70-77
• 5.2.6 预应力普通钢筋混凝土桁架人行天桥设计77
• 5.2.7 预应力普通钢筋混凝土桁架式人行天桥结构计算分析77-83
• 5.3 管线桥梁工程实例设计83-91
• 5.3.1 主要技术标准84
• 5.3.2 设计依据及设计规范84
• 5.3.3 设计荷载及组合84-85
• 5.3.4 预应力RUHPC桁架管线桥梁设计85
• 5.3.5 预应力RUHPC桁架管线桥梁结构计算分析85-91
• 5.4 小结91-92
• 结论92-93
• 参考文献93-99
• 致谢99

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本文编号：644523