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二次预应力组合梁徐变结合面三维应力研究
| 论文题名： | 二次预应力组合梁徐变结合面三维应力研究 |
| 关键词： | 高速铁路;二次预应力组合梁;应力重分布;徐变理论;最小余能原理 |
| 摘要： | 二次预应力组合梁是预应力结构在桥梁结构中应用的一种新的结构发展形式。由于高速铁路中桥梁结构对徐变上拱的要求很高，普通预应力结构在高速铁路桥梁结构中应用就会受到限制。二次预应力组合梁能够很好改善桥梁的抗裂性能和抗变形性能，可以减少徐变上拱，是一种在高速铁路中很有应用前途的结构形式。 由于特殊的施工工艺，二次预应力组合梁的混凝土分两期浇筑，二次预应力组合梁的两部分混凝土有不同的龄期，而且截面的恒载应力也不同，就会导致两部分混凝土的纵向纤维的徐变变形不一致。由于受到共同变形的约束，会引起所谓的徐变应力重分布。通过运用老化理论和徐变理论以及构件弯曲曲率和应变变形相容条件，根据内力平衡条件，可以计算出预应力引起的徐变内力重分布。进而可以计算出应变增量、曲率增量。通过线性的拟合原理可以得出计算二次预应力组合梁徐变上拱的公式。根据试验结果与计算结果的对比，可以看到此计算理论计算二次预应力组合梁的徐变上拱度是可行的。同时，计算结果和试验结果表明二次预应力组合梁可以减少徐变上拱度。 在外部荷载以及徐变作用的影响下会产生结合面应力。本文计算结合面应力的方法由两种:有限单元法和能量法。本文将运用徐变理论以及老化理论的相关方法计算出的随龄期变化的有效弹性模量代替混凝土弹性模量。用等效的作用力代替由于徐变和老化引起的压应力效果。基于ANSYS软件，用plane42（2D单元）和Solid65（3D单元）可以计算结合面应力。通过对比，可以发现计算结果的分布范围、发展趋势基本一致。用三维单元计算的结合面应力分布沿横向是不均匀的。结合面应力通常主要分布在组合梁的结合面的两端，主要由预制梁的预应力徐变引起。影响结合面应力的因素讨论如下:随着施加在预制梁的预应力度增大结合面应力增大;随着在预制构件两端张拉预应力时混凝土龄期的减小结合面应力增大;随着张拉预制梁与浇筑后浇梁的时间间隔的增大，结合面应力减小;随着组合结构环境年平均湿度增大结合面应力增大;随着混凝土强度等级的提高二次预应力组合结构的结合面徐变应力减小。随着后浇梁施加预应力时混凝土的龄期的减小而逐渐增大。最后本文用多项式描述结合面上的正应力和剪应力，根据曲率相容的条件以及最小余能原理，就可以推导用能量法求解结合面的徐变应力。 |
| 作者： | 钱圆顺 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 罗建辉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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