大跨径PC桥梁病害成因分析及有效预应力测试方法研究

摘要

近三十年来，随着预应力技术的不断发展，预应力混凝土连续刚构桥在大跨度桥梁中得到了广泛的应用。但绝大部分的预应力混凝土桥梁在施工或运营过程中出现了很多问题，其中以主梁下挠和裂缝产生过多最为严重。这些病害的出现对桥梁结构的安全性、耐久性和正常使用都产生了十分不利的影响。 本文结合实际，在参考了大量文献的基础上，从预应力损失角度对大跨度桥梁的主梁下挠和腹板斜裂缝作了详细的分析。并用三维有限元软件MIDAS数值模拟了纵向预应力损失对主梁下挠的影响和竖向预应力损失对腹板斜裂缝产生的影响，定量地分析了钢绞线有效预应力损失对桥梁结构的损伤。 预应力损失理论在不断的发展，预应力损失的理论计算越来越完善，但在实际桥梁中的预应力损失受很多因素的影响，这些因素之间又相互影响，计算中很难做到完全准确，因此实现有效预应力的实时监测就显得尤为重要。 现有的有效预应力的测试方法有很多，但至今还没有一种比较成熟、可靠并且易于应用的方法。本文在分析了现有的测试方法的基础上，提出了一种钢绞线有效预应力测试方法，设计了一种精度高、使用方便、成本低廉的的钢绞线拉力传感器。这种测试方法简单，易于推广，经过实验室的对比试验，得到了预期的测试结果。传感器的误差小，输出灵敏度为30.0με/kN，其分辨率在0.04 kN之内，远小于目前桥涵工程中张拉设备拉力控制最高分辨率为5 kN。可用于钢绞线拉力的长期监测。

目录

文摘

英文文摘

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第一章 绪论

1.1预应力混凝土桥梁的现状与发展

1.1.1预应力技术及预应力混凝土桥梁的发展

1.1.2预应力混凝土桥梁的现状

1.2目前在役大跨径预应力混凝土桥梁存在的主要病害问题

1.2.1大跨径预应力混凝土桥梁主梁下挠严重

1.2.2箱梁腹板斜裂缝和底板裂缝

1.2.3小结

1.3本论文研究的主要内容

第二章从预应力损失分析大跨径PC桥梁病害成因

2.1概述

2.2预应力损失对主梁下挠和裂缝产生的影响

2.2.1预应力损失对主梁下挠的影响

2.2.2预应力损失对箱梁裂缝产生的影响

2.3收缩徐变对桥梁结构的影响

2.3.1收缩徐变的概念以及其对桥梁结构的影响

2.3.2收缩徐变对预应力损失的影响

2.3.3收缩徐变对主梁下挠和裂缝产生的影响

2.4预应力损失对混凝土收缩徐变的影响

2.5小结

第三章预应力损失计算理论的发展

3.1概述

3.1.1预应力损失的概念

3.1.2预应力损失的估算方法

3.2国内预应力损失计算理论的发展

3.3预应力损失理论分析和计算公式

3.3.1预应力钢筋与管道壁间摩擦引起的应力损失σl1

3.3.2锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的应力损失σl2

3.3.3预应力筋和台座问温差引起的应力损失σl3

3.3.4混凝土弹性压缩引起的应力损失σl4

3.3.5预应力筋松弛(徐舒)引起的应力损失σl5

3.3.6混凝土收缩和徐变引起的应力损失σl6

3.3.7预应力损失组合

3.4小结

第四章仿真分析

4.1模型的建立

4.1.1实桥简介

4.1.2模型的建立

4.2计算结果分析

4.2.1纵向预应力损失对主梁下挠的影响

4.2.2竖向预应力损失对腹板主拉应力的影响

4.3小结

第五章预应力测试

5.1国内外对预应力钢绞线应力测试的研究现状

5.1.1预应力结构应力状态测试研究现状

5.1.2预应力钢绞线应力监测和有效预应力测试的研究现状

5.2研制钢绞线拉力传感器的必要性和可行性研究

5.2.1研制钢绞线拉力传感器的必要性分析

5.2.2钢绞线拉力传感器的原理

5.3弓形弹性元件的变形分析

5.4实验室对比试验研究

5.5小结

结论与展望

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文及科研成果

致 谢