详情

原文传递多跨连续刚构桥长期下挠特征与机理研究

论文题名：	多跨连续刚构桥长期下挠特征与机理研究
关键词：	多跨连续刚构桥;长期下挠;收缩徐变;预应力损失;裂缝作用
摘要：	多跨连续刚构桥广泛应用于公路、铁路和城市道路等重要交通干线。在长期运营后经常出现的下挠和开裂病害，是工程界十分关切而又非常棘手的问题。本文针对多跨连续刚构桥的长期下挠问题，以某五跨连续刚构桥实测病害调研为背景，系统开展多跨连续刚构桥长期下挠特征及机理研究，主要研究内容如下：　　（1）归纳多跨连续刚构桥已有研究进展及实测、计算分析方法，并针对现有计算方法的不足，在ABAQUS三维实体元分析功能基础上，开发可考虑施工过程的混凝土收缩徐变子程序，实现了多跨变截面连续刚构桥的时变效应分析。　　（2）通过对成桥20年关键截面实测高程与设计高程数据对比分析，研究实测数据下五跨连续刚构桥长期下挠特征，根据实测信息，通过构建裂缝分布图，分析实测数据下顶底板及腹板裂缝分布发展规律。结果表明五跨连续刚构桥中跨下挠最为严重，次边跨近刚构墩端局部位置上挠，其他位置下挠，边跨轻微上挠；裂缝分布上腹板开裂最为严重，底板次之，且腹板裂缝与底板裂缝主要分布于1/4-1/2跨径范围，顶板裂缝主要分布于跨中及各浇筑块交界处。　　（3）采用MIDAS模型，针对五跨连续刚构桥长期下挠过大问题，分析成桥阶段及成桥20年时内力及变形分布，研究不同收缩徐变模型、不同龄期及预应力下全桥内力及变形分布特点。结果表明成桥阶段初始内力分布是引起五跨连续刚构桥长期下挠的主要原因之一；公路桥规相对CEB-FIP(1990)及ACI209规范跨中相对挠度值计算较大，次边跨及边跨挠度计算结果相差较小；龄期对中跨变形影响较明显，次边跨及边跨影响很小；增加顶板预应力相比增加底板预应力对减小跨中挠度更加有效。　　（4）基于ABAQUS及其子程序，分析三维实体模型下时变变形规律，中跨顶板、腹板时变应力分布及顶板、腹板、底板时变预应力损失规律，并开展疲劳作用下预应力松弛对变形及预应力损失的影响。计算结果表明相比MIDAS杆系模型，空间效应下长期下挠变形计算结果会有所增加；顶板预应力损失规律表现为张拉阶段越晚预应力损失越小，预应力束距离0号块越近预应力损失越小，从收缩徐变、预应力损失规律角度出发能够解释顶、腹板开裂及全桥变形的原因；考虑疲劳作用下预应力松弛，中跨跨中变形将会增加15.92%，次边跨跨中变形会增加13%，顶、底板预应力损失会增加4%左右。　　（5）针对裂缝耦合作用下结构长期变形发展的问题，开发MATLAB计算程序，通过对比悬臂组合梁程序计算结果与已有文献实验结果，对理论方法及程序进行了验证，并研究该桥中跨反弯点段考虑裂缝后变形特点。结果表明裂缝在开始50天范围内开裂速度较快，后随时间逐渐趋于缓和，1000天后开裂范围基本趋于稳定；考虑裂缝对长期变形影响后中跨下挠变形将会增加25%左右。
作者：	王红飞
专业：	建筑与土木工程
导师：	牛艳伟
授予学位：	硕士
授予学位单位：	长安大学
学位年度：	2021