大跨活性粉末混凝土混合梁连续刚构桥的结构性能

摘要

目前世界跨径最大的三座连续刚构桥均采用了高强或轻质材料（钢材或轻质混凝土）以达到减轻结构自重的目的，借鉴其理念，采用性能卓越的活性粉末混凝土RPC取代钢材或轻质混凝土应用于大跨连续刚构桥中，在有效减轻结构自重、增大结构跨越能力的同时可避免使用构造复杂的钢-混结合段及性能欠佳的轻质混凝土，并能增强结构的耐久性。基于此，本文将RPC应用于主梁跨中，拟定了一座大跨径、低边主跨比的混合梁桥，并另拟定一个普通高强混凝土方案与之对比。通过方案设计、局部受力分析、静力性能分析及抗震性能分析，探讨了所拟方案的可行性并对比了两者的优劣。本文主要的研究工作如下：
　　（1）结合工程背景进行方案设计，拟定了一座主跨主跨330m、边主跨比为0.31的RPC+C60混凝土混合主梁方案，包括其材料参数、结构和构件尺寸、预应力束的布置以及施工方案等的确定；另拟定了一个同等跨径的C60混凝土主梁方案作为对比方案。
　　（2）对RPC箱梁各板件可能出现的局部受力问题进行了验算，结果表明：RPC箱梁各壁板可保证失稳破坏不先于材料破坏，局部稳定性满足要求；RPC箱梁顶板抗冲切承载力满足要求且有较大富余，其局部抗弯承载力也满足要求。
　　（3）对拟定的RPC+C60混凝土混合主梁方案和C60混凝土主梁方案进行了整体受力分析和静力验算，并进行了结构稳定性分析。结果显示，两种方案满足规范验算要求，受力合理，安全可行。
　　（4）从结构的有效性和经济性两方面对比分析了两种方案的优劣。结果表明：混合梁方案的上部结构自重减轻了约28％，活荷载效应比是C60混凝土主梁方案的1.6倍，显著提高了结构有效性；混合梁方案通过控制RPC的用量避免了造价攀升，同时由于其他材料用量的减少使其总造价比C60主梁方案低17.3%，其经济性优势明显。
　　（5）分别采用反应谱法及时程分析方法对两种方案进行地震响应分析,并从动力性能方面探讨了两种方案的可行性及优劣。结果表明：由于结构自重的减轻，混合梁方案的地震响应显著低于C60主梁方案；结构在E1和E2地震作用下均能达到相应抗震设防目标，因此抗震性能满足要求，进一步说明了其可行性。

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第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 RPC研究现状

1.3 工程背景及主要研究内容

第2章 方案设计与论证

2.1 RPC+C60混凝土混合主梁方案

2.2 C60混凝土主梁方案

2.3 RPC箱梁局部受力验算

2.4 本章小结

第3章 结构静力及整体稳定性分析

3.1 有限元模型的建立

3.2 静力验算

3.3 结构稳定性分析

3.4 方案对比

3.5 本章小结

第4章 地震响应分析

4.1 地震响应分析理论

4.2 动力分析有限元模型

4.3 反应谱分析

4.4 时程分析

4.5 抗震性能评价

4.6 本章小结

结论与展望

本文主要研究工作与结论

有待进一步研究的问题

参考文献

致谢

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