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原文传递温湿变化对三塔结合梁斜拉桥徐变效应的影响研究

论文题名：	温湿变化对三塔结合梁斜拉桥徐变效应的影响研究
关键词：	三塔结合梁斜拉桥;徐变系数;吊装时间;温湿度变化
摘要：	随着道路等级的不断提高和建设规模的扩大，桥梁呈现出跨径不断增大，桥型不断丰富，结构不断轻型化的发展趋势。钢-混结合梁是将钢梁和混凝土桥面板通过抗剪连接件连接成整体并考虑共同受力的桥梁结构形式。相对于不按结合梁设计的纯钢桥，组合桥可以采用截面较小的钢梁，截面的惯性矩较大，有利于减少结构在活荷载下的挠度。通过抗剪连接件的连接作用，混凝土桥面板对钢梁受压翼缘起到约束作用，从而增强了钢梁的稳定性，有利于材料强度的充分发挥。截面高度的降低，使结构外形更加纤巧，改善桥梁的景观效果，并利于增加桥下净空或降低桥面高程。　　武汉二七长江大桥是主梁采用钢结构，桥面板采用混凝土结构，主梁和桥面板采用剪力件连接的世界最大跨径的三塔结合梁斜拉桥。钢-混凝土结合梁桥由于混凝土徐变的影响，将在钢和混凝土的结合面上产生相互作用力，导致内力重分布和附加变形的产生。而周围环境的温度和相对湿度是影响混凝土徐变的重要因素。温度升高，使混凝土的粘性降低，也使其弹性模量降低，徐变率增大。较低的环境相对湿度使收缩增大，而收缩促进干燥徐变，引起混凝土徐变量增大。但目前混凝土桥梁的徐变效应研究主要集中在外界环境温湿度恒定不变的方面，较少将季节温湿度变化计入混凝土徐变的计算，不能更全面更真实反映环境因素对混凝土徐变效应的影响。探明吊装时间内温度、湿度的变化对结合梁桥徐变效应的影响，对混凝土桥梁结构设计、施工、安全运营有重要的理论与实际应用价值。　　本文以武汉二七长江大桥为工程背景，应用大型桥梁软件MIDAS/cvill建立空间结构模型，进行了有限元仿真分析；基于欧洲混凝土规范CEB-FIP(90)徐变计算公式，使用计算机编程平台VB编写可以计入温湿度变化的徐变系数计算程序；计算了不同吊装时间内温湿度变化对三塔结合梁斜拉桥主梁挠度、应力的影响。具体的讲，主要进行了以下几个方面的工作：　　 1、运用Midas软件对武汉市二七长江大桥整个施工过程中的结构变形、内力及应力进行了模拟计算，验证了该桥设计的合理性；　　 2、基于欧洲混凝土规范CEB-FIP(90)徐变计算公式，使用计算机编程平台VB编写可以计入温湿度变化的徐变系数计算程序，通过输入相关参数，然后调用主程序不断循环，从而得到指定持荷时间范围内的徐变系数，进而利用桥梁分析软件MADIS/civil中的徐变函数用户自定义功能，实现徐变效应在有限元结构分析中的计算，从而提出了一个更全面更准确的考虑施工环境因素对桥梁结构徐变效应影响的计算方法，有力的丰富了混凝土徐变计算理论；　　 3、本文将武汉全年划分为四个季度，分别取每个季度温度和相对湿度的平均值，从而计算了不同吊装时间内温湿度变化对三塔结合梁斜拉桥主梁挠度、应力的影响。结果表明：在不同时间进行桥面板吊装时，主梁挠度和应力随湿度的增大而减小，随温度的增大而增大。且湿度不变时随季度温度的变化，主梁挠度最大值和最小值相差可达2cm温度不变时随季度相对湿度的变化挠度最大值和最小值相差可达5.3cm，温湿度按实际季度变化时挠度相差可达2cm。该理论可以更全面的估计和预测徐变效应对大跨度梁桥结构影响，对工程设计、施工具有重要的指导意义。
作者：	刘伟方
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	刘沐宇
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2012
正文语种：	中文