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预应力混凝土箱梁短期与长期力学性能研究
| 论文题名： | 预应力混凝土箱梁短期与长期力学性能研究 |
| 关键词： | 预应力混凝土箱梁桥;长期荷载;受弯破坏;力学性能 |
| 摘要： | 近年来，公路交通运输行业发展迅速，凭借良好的力学性能及其在造价、施工效率上的优势，预应力混凝土箱梁桥成为中小跨径桥梁的首选。由于设计规范滞后、超载运营和维修养护不力等原因，服役20年以上的预应力混凝土梁桥普遍存在下挠过大、开裂等问题。通过理论分析、有限元分析和模型试验等方法，相关学者开展了系列研究，但未能形成一套有效的、被广泛应用和认可的长期性能退化分析模型。本文以湖南省高等学校科学研究重点项目——预应力混凝土箱梁收缩徐变分析模型及作用效应研究(12A027)为背景，通过预应力混凝土箱梁模型的长期荷载试验和受弯破坏试验，研究预应力混凝土箱梁的短期和长期力学性能，主要内容和结论如下: (1)对2片简支箱梁进行了持荷470d的长期荷载试验。结果表明:混凝土收缩徐变对应变及挠度的影响较大;受开裂影响，梁体刚度降低、混凝土应力释放、徐变效应减弱，未开裂梁的挠度增长较开裂梁快。 (2)卸除长期荷载后，对2片简支箱梁进行了受弯破坏试验。结果表明:2片梁的开裂荷载、极限荷载值较接近，其荷载—位移曲线在开裂后、普通钢筋屈服前这一阶段存在一定差异，表现为开裂梁较未开裂梁先进入弹塑性工作阶段，这说明裂缝的存在会影响结构的使用性能，但不会削弱结构的承载能力。此外，通过ABAQUS有限元分析软件建立了未开裂梁的受弯破坏试验有限元分析模型，分析得到的挠度和裂缝发展规律经试验验证，能有效模拟试验梁的力学性能。 (3)对2片连续箱梁进行了持荷470d的长期荷载试验。结果表明:挠度、混凝土应变和支座反力在试验前期发展较快、后期趋于平缓;任意时刻，试验梁的挠度与荷载大小线性相关，且不同截面的挠度增长规律相似;受压区混凝土应变增长较受拉区混凝土大，受压徐变是恒载作用下结构长期变形的主要组成部分;支座反力随时间增长存在重分布现象，具体表现为中支座反力减小、边支座反力增大，变化幅度为7％左右;影响结构反力重分布的原因涵盖收缩徐变、长期预应力损失、支座变形等多个方面，本文基于实测数据提出了一组基于指数函数的长期支座反力拟合公式。 (4)对连续箱梁的长期变形做了理论分析。因混凝土徐变和长期预应力损失是引起结构附加变形的因素，对这两大影响因素的现有计算模型进行了比较和探讨，考虑两者的耦合作用，提出了更贴近实际情况的、基于实测数据的徐变系数和长期预应力损失计算模型。利用结构力学方法建立了反力重分布柔度方程，基于内力重分布后的内力值，结合按龄期调整的换算弹性模量法，计算了各截面在试验荷载下的长期变形，计算结果与实测结果吻合较好。 |
| 作者： | 张旺 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 张克波;曹国辉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长沙理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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