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基于拉-压杆模式的体外预应力桥梁锚固块设计方法研究
| 论文题名： | 基于拉-压杆模式的体外预应力桥梁锚固块设计方法研究 |
| 关键词： | 体外预应力桥梁;锚固块;拉压杆模型法;拓扑优化;有限元;拉应力域法 |
| 摘要： | 体外预应力桥梁的体外预应力筋只在锚固块位置及转向块位置与结构相联系。体外预应力锚固块是一个将体外束张拉力安全、均匀地传递到整个结构的重要受力构件,其受力情况十分复杂且存在应力集中现象,目前国内还没有相应的设计规范。本文从理论研究和有限元数值模拟两个方面对混凝土锚固构造及力学性能进行研究,其主要研究工作和成果如下: (1)针对节段施工体外预应力混凝土桥梁国内外发展及锚固结构研究现状进行了详细阐述,指出了现阶段研究存在的主要问题,提出本文研究的主要内容。 (2)简要地介绍了体外预应力锚固结构的受力特点及典型构造形式,对比分析了局部承压区设计规范,详细介绍了空间拉压杆模型的建模方法、合理性评价准则、设计计算流程,推导了拉杆与压杆夹角公式,阐述了基于拉应力域法的锚固结构配筋设计方法。 (3)空间拉压杆模型判定准则——最小余能法是确定拉杆及压杆作用位置的有效方法,是解决空间拉压杆模型不确定性的合理手段。通过锚固块边锚及单锚的配筋设计发现,拉杆与箱梁底板与腹板轴线垂直时拉压杆模型最合理。 (4)基于拓扑优化技术的空间拉压杆模型直观明了,传力机制清楚,文中根据优化结果推导了底板中心锚、边锚、带倒角单锚与双锚作用下锚固块的配筋设计计算公式。锚固块的影响厚度取值直接影响拉杆与压杆作用力的大小,文中介绍了基于有限元分析结果、拉压杆夹角公式、圣维南原理等方法,并给出了常用预应力荷载作用下的锚固块影响厚度。 (5)通过建立比较模型,分析比较了腹板配筋率、混凝土抗压强度与腹板钢筋屈服强度比以及腹板钢筋的应变对拉杆与压杆最小夹角的影响,发现随着腹板配筋率及钢筋应变的增加、混凝土强度等级的降低,拉杆与压杆最小夹角曲线均呈上升趋势。 (6)从锚固块影响因素分析看,拉应力主要集中在锚下10cm内,压应力主要集中在锚下20cm内,随着尺寸的增加,各截面最大拉应力呈减小趋势；随着斜腹板倾斜角度增加,各截面最大拉压应力值均出现变小趋势,当倾斜角度为10°左右时,变化趋势明显,变小的幅度最大达6.46％。 本研究为节段施工体外预应力桥梁锚固块的理论计算与数值模拟提供了较为有效的方法,研究成果可为节段施工体外预应力桥梁锚固块的设计提供参考。 |
| 作者： | 阳令明 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 姜海波 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广东工业大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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