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原文传递多梁式混凝土梁桥的极限承载力研究

论文题名：	多梁式混凝土梁桥的极限承载力研究
关键词：	中小跨径桥梁;多梁式梁桥;承载力鉴定;极限承载力
摘要：	我国公路中小跨径桥梁主要有钢筋混凝土和预应力混凝土多梁式梁桥,其承载力的鉴定问题一直为工程界关心。桥梁是整个公路交通系统中的关键环节,不可能仅仅为进行破坏性试验研究而人为破坏桥梁导致交通瘫痪,也不可能仅仅为进行破坏性试验研究而新建桥梁；同时,由于实桥破坏性试验本身的难度较大,其规模和限制影响因素之多是室内试验所无法比拟的。迄今为止,国内外进行钢筋混凝土和预应力混凝土多梁式梁桥实桥破坏试验的文献资料尚不多见。因此,借助于仅有宝贵的多梁式混凝土梁桥实桥破坏试验数据,寻求可靠的计算方法来研究梁桥极限承载力成为重要涂径。多梁式混凝土梁桥上部结构破坏全过程和极限承载力的分析包含很多非线因素(材料非线性、几何非线性等)告别是混凝土开裂后的处理更为复杂。本文主要以公路简支多梁式混凝土梁桥(钢筋混凝土和预应力混凝土多梁式梁桥)为研究对象,主要研究多梁式梁桥上部结构某根主梁开裂,直至在荷载作用下破坏这个受力阶段,各主梁之间的内力变化、横隔板的受力变化及主梁和横隔板裂缝发展规律、上部结构极限承载力等内容。主要的研究内容包括： (1)基于有限元非线性理论研究预应力混凝土多梁式梁桥上部结构极限承承载力时,主梁预应力钢筋和普通钢筋作用效应的正确模拟至关重要。本文采用组合壳单元模拟预应力钢筋,并基于虚功原理研究预应力钢筋单元对组合壳单元刚度矩阵的贡献。对于混凝土和普通钢筋采用分层壳单元模拟,用一种单元同时描述混凝土、普通钢筋和预应力钢筋,研究普通钢筋采用分层单元和预应力钢筋采用组合单元模拟的统一模式。并结合相关理论编制非线性有限元程序。 (2)以一座钢筋混凝土梁桥荷载试验资料为基础,研究钢筋混凝土梁桥上部结构极限承载力。通过对上部结构全过程受力分析来研究对称加载和偏载加载时,主梁和横隔板不同受力阶段状况,并进一步验证本文研究的非线性有限元分析程序。借助于荷载横向分布的概念,研究加载全过程中横隔板的裂缝发展对主梁荷载横向分布的影响。研究设计上采用的荷载横向分布系数计算方法与加载全过程中荷载横向分布系数之间的关系。因各主梁受力一般不均匀,研究“刚度剩余系数”和“刚度标准退化量”这两个参数来统一量化各主梁刚度退化规律。 (3)对一座预应力混凝土简支梁桥上部结构破坏荷载试验进行加载全过程分析,并重点研究多中横梁上部结构极限承载力。在上部结构不同听加载工况下,对主梁和横隔板的受力过程,以及横隔板的裂缝发展对主梁荷载横向分布的影响进行研究。同时,对各种工况的预应力钢筋应力发展规律和各主梁刚度退化规律进行分析。 (4)针对预应力混凝土空心板梁桥极限承载力进行研究。重点研究对于铰缝出现开裂对上部结构板梁受力影响,研究采用三弹簧粘结单元模型来综合考虑混凝土裂面的应变软化效应、骨料咬合作用和钢筋的拉伸作用、销栓作用的合适性。 (5)研究钢筋混凝土多梁式梁桥上部结构极限承载力与相应单梁极限承载力之间的关系。单梁极限承载力不是多梁式混凝土梁桥上部结构承载力,上部结构的极限承载力与荷载横向布置方式有关,一般情况下高于单梁极限承载力,单梁极限承载力是上部结构极限承载力的最小值。
作者：	张剑
专业：	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：	2007
正文语种：	中文