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原文传递弯剪扭复合作用下预应力混凝土节段预制拼装梁力学性能研究

论文题名：	弯剪扭复合作用下预应力混凝土节段预制拼装梁力学性能研究
关键词：	预应力混凝土节段预制拼装桥梁;弯剪扭复合作用;力学性能;受力状态
摘要：	预应力混凝土节段预制拼装桥梁是桥梁工业化建设中一种代表性的桥梁结构形式，与传统整体式预应力混凝土桥梁相比，能够极大减少施工对交通、环境的影响，节省大量经济成本并缩短施工时间。近年来，预应力混凝土节段预制拼装桥梁在我国的各个行业都得到广泛应用，如公路、市政、城市轨道交通和铁路桥梁领域等。在使用过程中，预应力混凝土节段预制拼装桥梁必然会面临弯剪扭复合受力的情况，由于节段之间的不连续，使得节段拼装桥梁的设计变得更加复杂。目前，国内外学者们主要关注预应力混凝土节段预制拼装梁的直剪、弯剪性能，对于节段预制拼装梁在弯剪扭复合受力作用下的力学行为，研究仍然相当有限。论文通过对预应力混凝土节段预制拼装梁在弯剪扭复合受力状态下的数值模型和设计计算方法的研究，取得如下主要研究成果：　　（1）介绍了预制节段预制拼装技术的应用和预应力混凝土节段预制拼装梁在直剪、弯剪、弯剪扭不同受力状态下的研究现状。分析了ABAQUS中内置三种混凝土本构的适用范围和优缺点，针对本构模型的不足，基于国内外学者提出的混凝土理论本构模型，利用ABAQUS子程序接口UMAT开发了基于正交各向异性理论的混凝土抗剪分析定角裂缝本构模型，建立了用于混凝土构件受剪性能的数值分析工具，并对现有混凝土弯剪试验与节段预制拼装梁接缝的直剪试验进行对比，验证了本构模型的有效性。　　（2）基于混凝土抗剪分析定角裂缝本构模型建立了预应力混凝土节段预制拼装梁弯剪性能分析的数值分析模型，采用等效平缝法来简化节段预制拼装梁中接缝位置的不规则形状键齿，对现有预应力混凝土节段预制拼装梁弯剪试验模拟分析，验证了模型的有效性。基于节段预制拼装梁在弯剪作用下的典型失效模式和拉压杆模型，引入预应力筋的配束形式对于现有简化计算公式进行修正建议，修正后的公式可以较为准确地预测预应力混凝土节段预制拼装梁的抗剪承载能力。　　（3）基于混凝土抗剪分析定角裂缝本构模型建立了预应力混凝土节段预制拼装梁弯剪扭性能分析的数值分析模型，沿用等效平缝法对于接缝位置进行处理，对于现有预应力混凝土弯剪扭试验的承载力以及破坏形式进行了模拟分析，验证了模型的有效性。分析了节段预制拼装梁在弯剪扭复合作用下的主要影响因素，总结了偏心距、预应力、配箍率及混凝土抗压强度等关键因素对结构承载力、预应力筋的应力变化和裂缝发展模式的影响规律。总结和归纳国内外关于混凝土构件复合受力下的抗剪承载力和抗扭承载力的建议公式的不足。根据节段预制拼装梁与整体梁的失效模式差异，基于现有规范与斜弯理论提出了预应力混凝土节段预制拼装梁在弯剪扭复合作用下的抗剪承载力和抗扭承载力的简化计算公式。
作者：	何成虎
专业：	土木工程
导师：	解会兵
授予学位：	硕士
授予学位单位：	北京交通大学
学位年度：	2023