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基于数值模拟的在役钢筋混凝土桥梁承载力分析
| 论文题名： | 基于数值模拟的在役钢筋混凝土桥梁承载力分析 |
| 关键词： | 在役钢筋混凝土桥梁;极限承载力;裂缝病害;数值模拟 |
| 摘要： | 我国桥梁众多，但是随着时间的流逝及现代交通量的不断上升，这些桥梁呈现出各种病害，使得结构的功能不断退化。在我国公路桥梁中，以钢筋混凝土梁桥居多，而病害在该桥型中是最为普遍的。在钢筋混凝土梁桥长期运营的过程中，会出现开裂。随着裂缝的发展，会使结构的刚度下降，在同等荷载作用下结构挠度变大，而挠度的增加又会使裂缝发展的更为迅速，使得结构的使用性能下降，并且很可能导致结构在一定的使用期后将成为危桥而面临损毁、垮塌的危险，因此必须对在役的钢筋混凝土梁桥的承载力进行分析。本文的研究工作主要有： (1)本文针对裂缝这一病害，归纳总结混凝土结构的裂缝种类，分析各种裂缝形成机理及其特征，并选取裂缝中的正裂缝进行深入分析。通过正裂缝的宽度、高度、开裂范围，建立裂缝的特征参数，根据截面分析方法计算各开裂段的有效刚度，并求得刚度折减系数。然后根据开裂范围，对不同特征参数的裂缝分段折减刚度。 (2)在对混凝土空心板的实体建模中，研究了钢筋混凝土建模的几种方法，深入探讨混凝土的本构关系模型和破坏准则及钢筋的本构关系，研究了钢筋混凝土模型在开裂时的模拟方式，介绍了solid65单元和link8单元在模拟钢筋混凝土结构的方法。对带裂缝的混凝土空心板进行破坏性试验，对试验结果整理分析求得极限承载力；通过对该混凝土空心板的非线性全过程模拟，对比了折减不同项后承载力，得到有效的刚度折减方法。将有限元计算得到的挠度和应变随荷载变化的规律与试验结果对比，论证本文采用的对初始裂缝模拟方法准确性和合理性。 (3)选取一预应力空心板，在建模时研究初始预应力如何施加，选取不同的裂缝宽度建立模型，进行非线性全过程分析，对比不同裂缝宽度时的荷载—挠度曲线和极限承载力，分析得出随着裂缝宽度的增加，结构的刚度减小，在极限荷载下挠度增加，而裂缝对结构的极限承载力并没有影响。通过对带裂缝的预应力空心板梁进行承载能力的非线性分析，对比不同裂缝宽度下有限元计算结果，定性的分析了裂缝对结构的影响。 通过以上研究的内容可知,在模拟初始裂缝对结构的影响时,采用刚度折减的方法是有效可行的，并且所采用的钢筋和混凝土的本构关系在进行极限承载力分析时是合理的；不同裂缝参数的有限元计算结果表明裂缝会降低结构的刚度，随着裂缝宽度的增加，极限承载力不变，挠度增加。 |
| 作者： | 谭磊 |
| 专业： | 公路桥梁与渡河工程 |
| 导师： | 张谢东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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