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混凝土桥梁若干典型D区弹性及弹塑性设计理论与分析方法
| 论文题名： | 混凝土桥梁若干典型D区弹性及弹塑性设计理论与分析方法 |
| 关键词： | 混凝土桥;应力扰动区;弹性设计;弹塑性设计;裂纹宽度;力流传递机制 |
| 摘要： | 当前重大工程结构高安全性与高耐久性的需求，对混凝土桥梁的结构分析理论提出了新的发展要求，亟待解决因大吨位集中力作用、截面尺寸突变所引起的结构局部区复杂应力分析与配筋问题，即为混凝土结构应力扰动区（D区）的精细化分析问题。在桥梁工程实践中，D区往往由于缺乏足够的设计依据而导致结构性裂缝病害频发。为此，本文针对混凝土桥梁典型D区设计方法存在的缺陷及常见的病害，开展D区力流传递机制试验研究和弹塑性拉压杆模型理论研究，致力于探索D区精细化分析的新模型，为混凝土桥梁D区的设计提供理论依据和参数化分析方法，主要研究工作包括: (1)针对混凝土桥梁箱梁顶板预应力平弯束径向力影响区，推导了径向力作用下该区域的应力场分布，并提出了箱梁顶板中心线处横向受拉效应的计算方法及控制措施。 (2)针对混凝土桥梁后张矩形锚固区，采用应力和函数方法，推导了中心锚固区和多锚锚固区横向劈裂应力和劈裂力的计算公式，可作为锚固区抗裂配筋设计的理论基础。 (3)针对力流扩散模型，完善了等值力流线的物理和应力边界条件，提出了修正压力扩散模型，推导了矩形后张端部锚固区劈裂力的统一简化计算方法。该方法可以全面考虑锚垫板宽度、锚固偏心距和锚固倾角的影响。并开展矩形锚固区的光弹试验，验证了等值力流线的存在性，可视化地揭示了锚固区内荷载的传递路径。 (4)根据混凝土受拉易开裂这一特性，提出了改进的拉压杆模型的最优构型准则，据此建立了D区拉压杆模型的拓扑分析方法，并进一步基于最小应变能准则和最大刚度准则定量地揭示拉压杆模型的最优构型参数。 (5)通过开展混凝土桥梁三种典型D区（中心锚固区、两锚头锚固区和简支深梁）的试验，研究了力流传递机制随结构弹塑性发展的演变。 (6)根据拉压杆模型和连续体的等价条件，在传统拉压杆模型中引入了余能驻值原理，提出了弹塑性拉压杆模型的构型准则。据此建立了中心锚固区、两锚头锚固区和简支深梁三种典型D区受力全过程弹塑性响应的分析方法。 (7)在弹塑性拉压杆模性基础上，引入粘结滑移理论，推导了典型D区的最大裂纹宽度计算方法。 |
| 作者： | 周林云 |
| 专业： | 土木工程；桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 刘钊 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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