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体外预应力混凝土梁桥设计理论与方法研究
| 论文题名： | 体外预应力混凝土梁桥设计理论与方法研究 |
| 关键词： | 体外预应力混凝土;混凝土梁桥;能量法;双轴强度准则 |
| 摘要： | 体外预应力桥梁具有高耐久性、易维护性、可换性、施工速度快等突出优势。体外预应力技术不仅在新建桥梁中得到了越来越广泛的应用,并作为一种积极主动的加固方法,在桥梁加固中具有广阔的前景。本文对体外预应力混凝土梁桥的结构理论和方法中的一些关键问题进行了探讨： (1)利用能量法推导了弹性阶段体外力筋应力增量的计算公式。以体外预应力简支梁为研究对象,针对结构的正常使用阶段,利用能量法推导了典型布筋形式与荷载形式下体外预应筋应力增量的解析计算公式。通过对解析式的合理简化,给出了实用简化计算公式,并对影响应力增量的关键因素进行了参数分析。此外,还应用能量法推导了体外预应力连续梁的力筋应力增量公式。并通过与已有试验结果的对比,验证了本文所推导的解析公式和简化公式的适用性。 (2)基于力筋应变增量与结构挠度的关系推导了体外力筋极限应力增量的计算公式。从结构变形前后的几何关系出发,推导了弹性阶段体外预应力筋应力增量的计算公式,并以此建立力筋应力增量与梁体跨中挠度的关系,进一步延伸到承载力极限状态力筋应力增量的计算,使体内、体外无粘结预应力筋在两种极限状态下应力增量的计算得到了统一。公式能够考虑组合荷载作用的情况,并能反映二次效应的影响。在以上推导的基础上,建立了极限状态下应力增量计算的实用方法；对美国学者Naaman所提出的粘结折减系数法进行改进,从理论上推导了极限状态下的粘结折减系数：并从减小二次效应的角度,对转向块的布置位置进行了优化。最后。应用本文方法与国内外3批试验进行对比,计算结果与试验结果吻合良好。 (3)通过剪力传递途径分析和结构拓扑优化分析表明,桁架-拱模型可以很好地解释体外预应力混凝土梁的受剪机理。并基于桁架-拱模型,建立了可用于设计的体外预应力混凝土梁抗剪承载力计算公式,并可预测剪切破坏的形态。 (4)基于摩尔-库仑基本理论,推导了适合于混凝土的双轴强度准则。在此基础上给出新的腹板开裂准则,考虑了主压应力对混凝土抗拉强度的影响,并在实桥的斜裂缝事故分析中得到了验证。在现行公路桥规的基础上,给出了斜截面抗裂验算的设计建议。 (5)在弹性和非线性有限元分析的基础上,构建了齿板的拉压杆模型,该模型能够反映齿板的主要受力情况,包括锚下爆裂力、径向力效应、牛腿效应和局部弯曲效应等,据此可以方便可靠地进行齿板的配筋设计。 (6)对体外预应力混凝土梁桥的经济性、配束方案等进行了讨论和总结。介绍了美国“佛罗里达后张预应力桥梁新指南”中对提高节段施工体外预应力梁桥耐久性的建议。 |
| 作者： | 贺志启 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 刘钊 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
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