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基于超参壳元的混凝土箱梁桥斜裂缝问题分析与研究
| 论文题名： | 基于超参壳元的混凝土箱梁桥斜裂缝问题分析与研究 |
| 关键词： | 预应力混凝土;箱梁桥;空间应力;斜裂缝控制;抗裂计算 |
| 摘要： | 大跨径预应力混凝土箱梁桥开裂目前已成为桥梁严重病害之一，日益引起桥梁设计者和使用者的关注和重视，是近年来国内桥梁界研究的热点问题。箱梁开裂现象普遍发生，对结构承载能力和耐久性有很大影响。研究箱梁开裂机理和寻求有效的防治措施，已成为桥梁工程界迫切需要解决的问题。本文结合国家高技术研究发展计划（863计划）“大跨度预应力混凝土连续箱梁桥长期下挠和开裂的控制研究”，从预应力混凝土箱梁桥空间应力分析入手，研究箱梁桥腹板斜裂缝问题，改进和完善目前箱梁桥设计过程中使用的抗裂计算方法。主要研究工作包括: (1)基于实体退化板壳有限元理论，在8节点40自由度板壳单元中嵌入预应力钢束，解决了采用板壳单元分析大跨径预应力混凝土箱梁桥时预应力、混凝土收缩、徐变等荷载（作用）效应计算与公路桥梁设计规范结合的问题。开发了考虑预应力混凝土连续箱梁桥施工特点并具有较强前后处理功能的空间应力分析软件BGBVA。 (2)以一座预应力混凝土连续刚构桥和一座预应力混凝土连续梁桥为例，采用BGBVA和Midas分析了施工阶段和运营阶段箱梁在恒载、预应力、活载、收缩、徐变和温度作用下的空间应力。找出了杆系程序与板壳单元程序分析结果的差异及与箱梁开裂的关系。通过空间应力分析结果明确了箱梁截面最大主拉应力的位置。 (3)利用已有的关于箱梁桥混凝土及桥面铺装超方、预应力损失、箱梁内外表面温差等现场调查及实测资料，有针对性地分析了这些设计参数对大跨径预应力混凝土箱梁桥截面最大主拉应力的影响，得出了大跨径预应力混凝土箱梁桥截面实际主拉应力超限的原因在于设计分析中对混凝土超方和箱梁内外表面温差考虑不足。 (4)根据采用板壳单元程序分析大跨径预应力混凝土箱梁桥空间应力的结果，分析了大跨径预应力混凝土箱形梁的剪力滞系数、活载应力放大系数以及腹板竖向应力的计算，对现行公路桥梁设计规范提供的主拉应力计算公式进行了修正。根据箱梁空间受力特征提出了控制箱梁开裂的二轴强度准则，并结合一座大跨径预应力混凝土连续梁桥的裂缝观测，对按混凝土二轴强度准则验算的主拉应力超限点位和实际裂缝位置进行了比较，指出按混凝土二轴强度准则进行主拉应力验算符合箱梁桥的实际受力状态，可以用于箱梁桥腹板的斜裂缝控制。 |
| 作者： | 俞先林 |
| 专业： | 土木工程;桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 叶见曙 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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