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融合挠度和频率的梁桥结构预应力损失评估研究
| 论文题名： | 融合挠度和频率的梁桥结构预应力损失评估研究 |
| 关键词： | 预应力混凝土桥;预应力损失评定;挠度计算;频率计算 |
| 摘要： | 预应力筋的有效或失效直接关系到预应力混凝土桥梁的安全性、适用性与耐久性。预应力筋中的现存预应力与结构的工作状态密切相关，所有预应力损失的检测是预应力结构健康检测和检测的重要课题。本文将从结构整体性能出发，融合静动力特性进行构件预应力的损失检测与评定。 本文采用建立结构动力特性和结构变形相融合的技术来研究预应力混凝土桥梁的现存预应力。首先从结构静力方面出发:分析了影响预应力桥梁跨中下挠的因素，建立了预应力损失量与挠度的关系并推导出不同预应力布筋形式下的挠度计算公式。其次分析结构动力特性，主要分析了桥梁结构自振频率的影响因素，利用已有预应力简支梁自振频率的公式得到不同配筋下频率的计算公式。根据结构动静刚度关系，得到了耦合频率和挠度的预应力损失评估方程，并在有限元仿真和试验梁上验证了该方法的合理性。为此:本文进行以下工作: 1、在进行预应力桥梁跨中下挠因素分析中得出了预应力损失是造成跨中下挠的重要因素。在分析预应力对桥梁挠度影响时，得出桥梁结构的上挠不仅和预应力有关，还和预应力布置形式有关。 2、将预应力混凝土梁看作由受压的混凝土梁体和受拉的钢绞线的组合体。由频率推导结果可以看到:考虑混凝土受压和钢绞线受拉的预应力混凝土梁自振频率与不承受预应力的普通混凝土简支梁的频率计算公式是相同的。但已有试验表明:预应力混凝土梁的自振频率随着预应力的增大而升高。主要原因是预应力的施加改变了混凝土的弹性模量，并总结了国内外的学者对于预应力混凝土抗弯刚度的修正公式。从结构的静动刚度入手，建立了预应力混凝土梁挠度-频率-预应力之间的关系，并得到了结构在不同受力阶段的预应力损失评估方程。 3、利用ANSYS有限元计算试验梁的静动力特性，建立了不同布筋、不同偏心距试验模型，弥补了试验梁数据的不足，并从仿真方面证明评估方法的可行性。 4、进行三根无粘接后张法预应力混凝土简支梁静动力试验。整理试验数据代入耦合方程得到除了在预应力值偏小(N=20kN)的情况下计算值与实际张拉值误差较大外，其他工况下差值都在6％以内。由试验结果得到了动静刚度比例系数K=1.135。并将此系数和现有试验数据代入耦合方程中，从结果上来看:基于本文提出动静刚度比K和融合挠度和频率评估预应力损失的方法具有可行性。 |
| 作者： | 李夏辉 |
| 专业： | 土木工程；桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 杨建喜 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
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