预应力混凝土箱梁竖向预应力孔道对腹板截面削弱的研究

摘要

预应力混凝土连续（刚构）箱梁桥结构体系应用广泛，发展迅速。为了减少和控制腹板主拉应力、防止开裂，在箱梁腹板设置竖向预应力筋成为设计重要内容。然而，在设置了竖向预应力后，箱梁腹板开裂现象仍然普遍存在。其中竖向预应力存在损失过大或失效，难以达到设计要求的问题，是导致腹板开裂主要原因之一。本文主要研究内容是在竖向预应力筋孔道未灌浆及灌浆不饱满的情况下，腹板截面抗剪刚度、抗弯刚度及抗压刚度的削弱对应力水平产生的影响以及在孔道周边引起的应力集中现象。具体研究方法如下:
　　首先，在应力均匀及其它假设的前提下，对湖南益阳赤山大桥、常张高速沅水大桥两座大桥进行变截面箱梁腹板应力分析，得到竖向预应力孔道削弱对腹板应力水平的影响，并采用等效主拉应力增量法对腹板竖向预应力进行折减分析。其次，建立箱梁腹板有限元简化模型进行孔道周边剪应力集中分析，初步得到剪应力集中系数。最后，制作实验梁进行实验研究，配合有限元分析，对比研究竖向预应力孔道灌浆与否对试件应力水平及抗剪性能的影响，同时还对实验梁进行竖向预应力孔道应力集中分析。
　　变截面箱梁腹板应力分析，应力集中有限元分析及试验研究表明:竖向预应力孔道在未灌浆的情况下，对截面的削弱及孔道周边的应力集中将削弱竖向预应力的使用效果，导致腹板主拉应力增大。因此，在进行竖向预应力设计时，有必要对竖向预应力进行折减以弥补孔道削弱对结构造成的不利影响。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 问题的提出

1．2 本文研究主要内容及方法

第二章 竖向预应力孔道对截面削弱的影响分析

2．1 计算基本假定

2．2 分析方法与内容

2．2．1 应力计算位置及分析内容

2．2．2 分析流程

2．3 内力计算

2．3．1 内力组合

2．3．2 活载内力分析

2．4 剪应力计算

2．4．1 等截面箱梁剪力流计算

2．4．2 变截面箱梁剪力流计算

2．5 实桥应力分析

2．5．1 湖南益阳赤山大桥应力分析

2．5．2 常张高速沅水大桥应力分析

2．6 分析小结

2．6．1 应力分析结论

2．6．2 竖向预应力折减系数分析

第三章 孔道剪应力集中有限元分析

3．1 有限元简化模型的建立

3．1．1 单排孔道削弱模型

3．1．2 双排孔道削弱模型

3．2 计算结果

3．2．1 孔道横截面剪应力云图

3．2．2 孔道横截面中性轴高度剪应力分析

3．3 结论分析

第四章 试验研究

4．1 实验模型的设计与制作

4．1．1 模型的设计和制作

4．1．2 材料物理力学性能的测定

4．2 模型有限元分析

4．2．1 模型的建立

4．2．2 有限元分析结果

4．3 模型加载实验

4．3．1 加载装置

4．3．2 加载程序

4．3．3 测试内容及测试系统布置

4．4 实验结果分析

4．4．1 实验梁A实验结果

4．4．2 实验梁B实验结果

4．5 结论分析

第五章 结束语

5．1 本文研究工作总结

5．2 进一步研究工作展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及科研情况

致谢