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原文传递大跨预应力混凝土箱梁桥非荷载效应及预应力损失研究

论文题名：	大跨预应力混凝土箱梁桥非荷载效应及预应力损失研究
关键词：	薄壁箱梁桥;混凝土徐变;预应力损失
摘要：	本文依托湖南省交通厅项目“混凝土薄壁箱梁桥的非荷载效应研究”对大跨预应力混凝土薄壁箱梁桥进行了一系列的现场测试与分析，包括混凝土薄壁箱梁的温度场及其效应、箱梁桥的收缩徐变效应和箱梁预应力损失等试验研究与分析。主要研究内容如下： 1．箱梁温度场及温度效应(1)对两座大跨预应力混凝土箱梁桥在其施工阶段和运营阶段进行了多次温度场及温度效应的现场测试，取得了不同季节下的箱梁典型温度场数据及相应的结构反应，并对其进行了详细的分析，探讨了桥面铺装层、箱梁梁高等因素对箱梁正温差的影响；此外本文采用ANSYS对箱梁温度场(包括正温差和负温差)进行了理论分析，并考虑了多种因素的影响，其计算结果与实测值吻合较好，表明本文所采用的上述计算方法及各项物理参数、边界条件的确定是合理的，在此基础上，归纳总结出能够同时考虑箱梁竖向和横向温差的二维温差模式，其相关结论可供箱梁桥设计参考： (2)采用ANSYS及本文所提出的温差模式对两箱梁桥进行了温度效应的空间分析，其结果表明本文所提出的箱梁二维温差模式可以较好地模拟箱梁的实际情况；此外本文还对各国桥梁规范中的温度梯度模式和温度设计值的取值问题进行了分析讨论，分析结果表明对于箱梁正温差效应，可选用本文所提出的日照温差模式，其温度设计值建议取为20～25℃之间，而对于负温差效应，建议选用BS5400负温差模式，其温度设计值建议取为10～14℃之间； (3)箱梁桥的温度效应分析结果同时表明，箱梁在正温差作用下的横向应力及箱梁在负温差作用下的效应应予以重视，为此本文应用能量变分法原理对箱梁的温度应力进行了分析，所提出的方法能够同时考虑箱梁的纵向温度应力和横向温度应力，且其计算结果与ANSYS计算值吻合较好，表明了本文方法的正确性，可为箱梁桥的相应分析提供参考。 2．箱梁桥收缩徐变及其效应(1)对两座大跨预应力混凝土箱梁桥进行了5年的跟踪观测，取得了大批详实可靠的现场实测数据，分析后发现对于箱梁顶、底板厚度相差较大的根部截面，其上、下缘混凝土应变发展规律不一致，其主要原因是由于箱梁根部截面顶板和底板的厚度、干燥速率、配筋率以及应力状态等因素相差较大造成的； (2) 探讨了混凝土温度、环境相对湿度、混凝土配筋率、箱梁局部理论厚度等因素对混凝土收缩徐变的影响，并基于叠加原理提出了综合考虑上述各因素的混凝土收缩应变和徐变系数计算方法，其结果能够反应混凝土收缩徐变在自然环境中的一些特性，表明本文上述混凝土收缩应变和徐变系数计算方法能够较好的应用于处于自然环境中的大跨箱梁桥的收缩徐变效应分析中； (3) 采用MIDAS及本文所提出的混凝土收缩应变和徐变系数计算方法，对箱梁桥进行收缩徐变效应分析，其结果指出在缺乏实际资料的情况下，推荐采用GL2000模型进行箱梁桥的收缩徐变效应计算；此外本文探讨了混凝土温度、环境相对湿度、混凝土配筋率、箱梁局部理论厚度等因素及其变化对箱梁桥收缩徐变效应的影响，结果表明是否考虑上述各因素对于混凝土收缩徐变效应的影响均较为明显，因此要准确分析箱梁桥的收缩徐变效应，应该考虑箱梁上述因素对箱梁桥收缩徐变效应的影响； 3．箱梁桥预应力损失(1) 本文对箱梁竖向预应力损失进行了3年的跟踪观测，取得了一批详实可靠的现场实测数据，分析后发现锚具变形和钢筋回缩引起的损失占竖向预应力第一批损失的比重最大，约占全部预应力损失实测值的53.5％； (2) 采用“时-步”分析法及多种典型的收缩徐变模型对竖向预应力传力锚固后的损失进行了分析，其结果指出收缩徐变模型的选取是准确计算传力锚固后损失的关键，在缺乏试验数据的情况下，推荐采用GL2000模型和JTG D62-2004模型；而分析结果同时表明单就各分项损失的计算而言，按现行公桥规中确定纵向预应力损失的相关方法计算箱梁腹板竖向预应力筋相应的5种损失，所得结果与相应各项损失的实测值基本吻合，但这5项损失的总和仅能反映全部损失的81.1％； (3) 考虑到现场测试的实际情况，本文认为如竖向预应力筋在梁段混凝土由于水化热产生的温度场还未完全稳定的情况下张拉并随即进行管道压浆和封锚，应考虑孔道压浆后至预应力筋与其周边混凝土之间形成可靠粘结力这一期间的损失，就所测试的预应力筋而言，其值可达竖向预应力筋总损失的19％； (4) 本文采用GA与ANN算法，并基于施工阶段应变测试数据，对箱梁桥纵向预应力的第一批损失进行了分析：此外基于上述引起竖向预应力损失的各种因素，本文对竖向预应力的施工提出了若干点建议，可为箱梁桥的施工提供参考。
作者：	汪剑
专业：	桥梁隧道工程
导师：	方志
授予学位：	博士
授予学位单位：	湖南大学
学位年度：	2006
正文语种：	中文