自预应力钢管混凝土拱桥自预应力的理论计算和检测研究初探

摘要

为了解决钢管混凝土拱桥中的脱空现象，高性能膨胀混凝土被应用于钢管中，自预应力钢管混凝土就此诞生。膨胀混凝土引起的初始自预应力对结构的性能有很大的影响，目前对自预应力的计算和测试都还处于初步阶段。本文研究的目的就是进一步完善自预应力的理论计算，提出自预应力测试的模型试验方案和试验数据的处理方法。 本文主要的工作内容阐述如下： ①自预应力钢管混凝土初始自应力的理论计算分析分析了核心混凝土在三向受力状态下自预应力的计算理论，首次提出并分析了轴向限制弹性模型和轴向自由弹性模型，推导出了这两种模型的计算公式；结合目前已有的平面弹性模型，对三种计算模型的公式进行了参数分析，对比了它们之间的计算偏差。 结合已有的关于三向受力状态下的混凝土徐变计算理论，本文在已有的单轴徐变计算公式的基础上，给出了变应力作用下的多轴徐变计算公式；总结归纳出了考虑多轴徐变的钢管混凝土自预应力的计算方法； 引入自由膨胀率有效因子p的概念，p被定义为有效自由膨胀率与自由膨胀率的比值：是一个经验修正系数，应建立在大量实验数据的基础上。 ②钢管混凝土初始自应力的测试模型试验方案和数据处理方法根据目前的应力测试传感器和实验室条件，为钢管混凝土自应力的测试提供了可行的试验方案。方案中设计了6个直径400咖、轴长1200咖的钢管混凝土试件，是同类型室内试件的最大尺寸，减小了尺寸效应；首次将外置式振弦传感器用于钢管自预应力的室内检测，同时也采用电阻应变计，以便对比分析测试效果。 本文还提供了试验数据的处理方法，包括钢管混凝土初始自应力的试验计算公式、核心混凝土的有效膨胀率的计算方法以及自由膨胀率有效因子的确定。

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第一章绪论

1.1钢管混凝土拱桥简介

1.1.1钢管混凝土简介

1.1.2钢管混凝土拱桥的发展

1.1.3钢管混凝土拱桥存在的问题

1.2自应力钢管混凝土拱桥的研究现状

1.2.1自应力钢管混凝土结构性能试验研究

1.2.2管内混凝土的膨胀发展规律研究现状

1.2.3自预应力的理论计算研究现状

1.2.4自预应力的检测技术研究现状

1.3本文的研究目的和内容

第二章自预应力的理论计算研究

2.1自预应力钢管混凝土的收缩和膨胀模型

2.1.1核心混凝土的收缩模式

2.1.2钢管混凝土膨胀模型

2.2不考虑混凝土徐变的自预应力弹性理论计算

2.2.1平面弹性模型

2.2.2轴向限制弹性模型

2.2.3轴向自由弹性模型

2.2.4参数分析

2.3考虑混凝土徐变的自预应力理论计算

2.3.1考虑徐变的自应力理论计算公式

2.3.2考虑徐变的钢管混凝土自应力迭代计算法

2.3.3温度应力估算

2.3.4考虑膨胀能损失的自应力计算

第三章自预应力的检测试验方案设计

3.1自预应力检测的理论依据

3.1.1自应力试验值计算

3.1.2有效自由膨胀率推算

3.2膨胀混凝土弹性模量试验和自由膨胀率试验方案

3.2.1膨胀混凝土自由膨胀率测试试验

3.2.2膨胀混凝土弹性模量试验

3.3自应力检测模型试验方案设计

3.3.1试验目的

3.3.2模型设计

3.3.3测点布置

3.3.4试件制作及数据测试

3.3.5试验数据处理

3.3.6预期目标

第四章结论与展望

4.1结论

4.2展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论著