具有初始几何缺陷的薄壁箱梁桥使用性能研究

摘要

随着桥梁跨径的不断增大，薄壁箱梁结构在现代桥梁工程中已经被越来越广泛的使用，因此，学术界对其结构性能的研究也日渐深入。本文以水土嘉陵江大桥为工程依托并结合模型试验，重点研究了薄壁箱梁桥的初始几何缺陷对桥梁结构使用性能的影响，得出了初始几何缺陷对桥梁结构下挠和应力状态均有显著的影响的结论。主要内容包括三个部分： ⑴通过对三种5m简支矩形模型试验梁(孔道完全灌浆、孔道部分灌浆和孔道完全未灌浆)的试验数据分析，得出了孔道压浆密实程度不同这类初始几何缺陷会对结构的挠度和应力产生显著的影响，即孔道完全未灌浆试验梁的挠度>孔道部分灌浆试验梁的挠度>孔道完全灌浆试验梁的挠度； ⑵对上述5m简支模型梁利用ANSYS有限元通用软件分别模拟了压浆密实程度、压浆材料不同以及预应力预留孔道对截面的削弱三类初始几何缺陷，对考虑该三种初始缺陷与不考虑该三种初始缺陷的梁进行了对比分析，并把计算分析所得数据与试验数据进行了对比印证，三类缺陷均会导致梁体的挠度和应力有较显著的增加； ⑶以水土嘉陵江大桥为工程依托，模拟了因为预应力孔道堵塞现象所引起的预应力损失和初始裂缝两类初始缺陷，对考虑该类缺陷与不考虑该类缺陷的实桥模型进行了对比分析；此外，模拟了预应力孔道对截面的削弱，并对考虑该类缺陷与不考虑该类缺陷的实桥模型进行了对比分析，该三类缺陷均会导致梁体的挠度和应力有较显著的增加，可见，这三类初始缺陷降低了桥梁结构的安全储备和使用性能。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1箱梁在桥梁工程中的应用

1.1.1箱形截而的优点

1.1.2箱形截面在各类桥梁上的应用

1.2薄壁箱梁桥的初始几何缺陷问题

1.2.1桥梁结构裂缝问题

1.2.2桥梁结构下挠问题

1.2.3初始几何缺陷的考虑

1.3本文研究内容

第二章初始几何缺陷在有限元法中的模拟计算

2.1有限元法的发展

2.2有限元法在桥梁结构分析中的应用

2.3采用通用有限元程序进行非线性结构分析需要考虑的问题

2.3.1非线性问题的分类

2.3.2非线性问题的分析方法

2.4初始几何缺陷的分析方法

2.4.1间接缺陷分析法

2.4.2直接缺陷分析法

2.5本章小结

第三章具有初始几何缺陷模型梁的数值分析

3.1模型梁试验

3.1.1试验方案

3.1.2试验数据分析

3.2 ANSYS有限元理论

3.2.1钢筋混凝土结构分析的几种单元

3.2.2预应力筋束的处理方法

3.2.3关于复杂体的网格划分法

3.3压浆密实程度对结构的影响

3.3.1有限元模型的选择

3.3.2有限元模型的计算

3.4压浆材料不同对结构的影响

3.4.1有限元模型的选择

3.4.2有限元模型的计算

3.5孔道对截面削弱的影响

3.5.1 ANSYS有限元模型的选择

3.5.2有限元模型的计算

3.6本章小结

第四章具有初始几何缺陷实桥结构行为数值分析

4.1工程概况

4.1.1技术标准规范

4.1.2主要材料及设计载荷

4.1.3总体结构分析

4.2实桥有限元模型的建立与分析

4.2.1有限元模型的建立

4.2.2预应力孔道堵塞引起缺陷的模拟计算

4.2.3预应力孔道对截面削弱的模拟计算

4.3本章小结

第五章解决几何初始缺陷的对策与措施

5.1解决孔道灌浆的措施

5.2解决初始裂缝的措施

5.3解决预应力损失的措施

5.4本章小结

第六章结论与展望

6.1结论

6.2展望

致 谢

参考文献

在学期间发表的论著及取得科研成果