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拉压杆模型在桥墩系统中的适用性和应用范围研究
| 论文题名： | 拉压杆模型在桥墩系统中的适用性和应用范围研究 |
| 关键词： | 桥墩系统;拉压杆模型;适用性;受力机理;深梁构件 |
| 摘要： | 在桥墩系统结构中，钢筋混凝土深梁因具有良好的承载性能，使用率较高，已逐步引起桥梁界的广泛关注。然而与浅梁不同，伯努利平截面假定在深梁结构设计中并不适用。在对深梁受力机理研究并不明确的情况下，我国目前对深梁构件的设计方法是：对大量实验结果进行回归分析后，以承载力极限状态和正常使用极限状态为依据进行设计。经过长期的工程实践，该方法虽可满足构件安全性保障的要求，但钢筋使用量较大，会造成不必要的材料浪费。此外，有限元分析软件可以考虑到深梁的非线性问题，但该方法经费高且计算耗时长，而且目前并不是所有工程师都熟悉有限元设计软件的使用。与较复杂的非线性分析相比，拉压杆模型设计法以其明确的受力原理成为一种较被规范所允许的实用性替代方法，而目前国内对于拉压杆模型方法在实际工程中的适用性并未进行论证说明，也并为给出详细的设计计算步骤和注意要求。盖梁与承台规范均规定为受弯深构件，因此，本文对拉压杆模型的基本理论及其适用性进行论述，并探讨其在桥梁墩系统中的应用范围，开展工作如下： 1.阐述深梁的基本理论和目前设计深梁的常用方法，指出中美两国存在的差异。本文重点介绍了拉压杆模型的基础知识，以及该模型在桥墩系统的应用过程。对美国的设计公式中所用的参数进行调整，以满足中国的安全因素和材料标准。 2.根据可用的实际桥梁信息，在桥墩系统中的单柱墩式盖梁、双柱墩式盖梁，以及四桩承台中建立拉压杆模型。在建拉压杆模型前用ABAQUS软件对构件的混凝土部分进行建模，完成荷载施加、定义边界条件后运算输出其应力云图，以拉应力压应力分布区域为基础建立合理的拉压杆模型，减少计算量。 3.结合我国材料参数，按照美国规范中对盖梁和承台的设计计算步骤，对单柱墩式盖梁、双柱墩式盖梁以及四桩式承台完成拉压杆模型法配筋设计，绘制出相应的配筋图，列出钢筋使用数量表，计算钢筋总量。将其计算结果与中国传统设计方法所用钢筋量进行比较分析。 4.在ABAQUS有限元分析软件中，将拉压杆模型配筋法设计所得的钢筋笼嵌入相应的盖梁与承台混凝土中，建立较完整的钢筋混凝土构件模型，施加荷载后，观察模型整体变形情况、混凝土应力状态、钢筋应力与屈服状态。以确定拉压杆模型配筋法在单柱墩式盖梁、双柱墩式盖梁、四桩式承台中是否具有适用性，给出应用范围。 本文研究得出：拉压杆模型简单易行，且符合理论要求，可以应用于我国实际工程中的单柱式墩盖梁，双柱墩式盖梁以及四桩式承台，可使钢筋使用量有较大幅度下降，节约成本。 |
| 作者： | 郝芳敏 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 陈幼佳 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 太原理工大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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