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预制RPC柱降低大跨PC刚构桥跨中长期下挠效应分析
| 论文题名： | 预制RPC柱降低大跨PC刚构桥跨中长期下挠效应分析 |
| 关键词： | 大跨PC刚构桥;下挠效应;活性粉末混凝土;复合截面柱;有限元模型 |
| 摘要： | 大跨PC刚构桥长期下挠的问题十分突出，同时它与开裂形成恶性循环，对结构的运营安全和耐久性构成很大威胁。受压混凝土收缩徐变是大跨刚构桥长期下挠的最主要原因，鉴于RPC（活性粉末混凝土）经热养护后强度高、收缩极小、徐变系数小的特点，提出在负弯矩区箱梁底板、跨中箱梁顶板中加入预制RPC柱形成局部RPC-NC（普通混凝土）复合截面的方案来控制刚构桥长期下挠。 本文首先通过试验、理论、有限元分析探究了RPC-NC复合截面柱的应力重分布现象及其对复合截面柱后期变形的降低作用，同时分析了剪力键的受力性能，进而得到了复合截面RPC的合理面积比例。在此研究基础上设计了全桥加入RPC柱的布置方案，建立了全普通混凝土、加预制RPC柱刚构桥全桥有限元模型并进行对比分析。主要结论如下： （1）通过试验、理论、有限元分析知，由于RPC和C50混凝土在收缩徐变性质上的巨大差异复合截面将发生内力重分布的现象，C50应力随时间将逐渐减小，复合截面柱的后期变形、名义徐变系数也会随之减小；RPC的徐变系数可以取为CEB-FIP（1990）模式下同条件C50混凝土的15％进行分析计算；布置剪力键钢筋横截面积为复合柱横截面积的4%时，剪力键布置安全、有效；实桥应用中，布置RPC面积为复合截面总面积的40%比较合理、有效； （2）通过全桥有限元模型应力、变形、预应力损失的对比分析知，相对于全普通混凝土刚构桥，加入预制RPC柱的刚构桥十年收缩徐变所引起的竖向位移降低了54.5%，跨中长期下挠得到明显改善；中跨跨中梁底普通混凝土、0号块梁顶普通混凝土压应力略有增加，0号块梁底普通混凝土、中跨跨中梁顶普通混凝土压应力减小，中跨应力分布更加均匀；中跨底板后期束、负弯矩区顶板束由成桥后十年收缩徐变引起的预应力损失没有明显变化； （3）加入预制RPC柱后，刚构桥跨中长期持续下挠减小的主要原因是：刚构桥负弯矩区箱梁底板、跨中附近箱梁顶板形成了局部的RPC-NC复合截面，局部复合截面发生应力重分布导致普通混凝土压应力减小、后期名义徐变应变减小，进而减小了刚构桥负弯矩区的结构转角、跨中附近的竖向位移； （4）通过参数分析建议在负弯矩区0~8号块的箱梁底板，24~26号块、跨中合拢段的箱梁顶板布置预制RPC柱。 综上可知加入适当比例的预制RPC柱，可使刚构桥成桥后的长期下挠降低50%左右，明显改善刚构桥的长期下挠问题，对于实际工程有一定的参考价值。 |
| 作者： | 鲍超 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 张阳 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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