预应力混凝土连续箱梁桥主梁开裂后性能研究

摘要

由于混凝土较低的抗拉强度，在役预应力混凝土连续箱梁大多为带裂缝工作，因此，需要对开裂后预应力混凝土箱梁的性能作进一步研究，真正了解桥梁的实际状态(实际刚度，应力分布情况等)，从而使开裂后的预应力混凝土梁桥的技术改造决策更加科学，改造技术方案的设计更加合理、经济。 本文根据对背景工程桥梁—汾江大桥所掌握的数据资料，采用分离式裂缝模型对汾江大桥裂缝进行了直接模拟，并进行了相关的应力重分布与结构挠度研究。结合有限元模型修正法，根据实际静载试验结果，修正有限元模型中箱梁的抗弯刚度，使得有限元计算模型的计算结果尽量接近试验结果，从而使有限元模型中箱梁的抗弯刚度尽可能地接近实际情况。根据此抗弯刚度，可研究抗弯刚度变化对箱梁的性能影响。根据“直接法”和“间接法”模拟得到的结果，得到两者由于裂缝损伤的刚度折减系数，并对此进行对比，验证了两种方法的有效性和共通性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1概述

1.2国内外研究现状

1.2.1混凝土裂缝理论模型的研究现状

1.2.2对损伤有限元模型修正方法的研究现状

1.3本文研究主要内容及方法

第2章 混凝土裂缝模拟分析的有限元方法

2.1概述

2.2混凝土裂缝的有限元模型

2.2.1分离式裂缝模型

2.2.2分布式裂缝模型

2.2.3断裂力学模型

2.2.4 ANSYS对混凝土开裂问题的处理

2.3本文对混凝土裂缝的有限元模拟方法

2.3.1“直接法”及其可行性

2.3.2基本假定

2.3.3本构关系

2.3.4有限元模型中对预应力筋及普通钢筋的考虑

2.3.5工作流程

2.4本章小结

第3章 汾江大桥箱梁开裂与加固状况分析

3.1汾江大桥概述

3.2汾江大桥历次裂缝检测概况

3.3汾江大桥开裂现状

3.3.1汾江大桥开裂现状

3.4汾江大桥裂缝成因

3.5汾江大桥加固现状

3.6本章小结

第4章 直接法模拟汾江大桥裂缝建模方法

4.1计算说明

4.2有限元模型主要应用单元介绍

4.2.1 SHELL63单元模拟混凝土

4.2.2 LINK8单元模拟预应力钢筋及普通钢筋

4.3无损结构建模及实桥有效预应力量的确定

4.4开裂结构建模

4.5本章小结

第5章 利用直接法研究开裂对结构应力重分布影响

5.1实桥裂缝对结构应力重分布影响

5.1.1开裂前后整体结构应力分布云图比较

5.1.2开裂后混凝土、普通钢筋与预应力钢筋之间的应力重分布

5.1.3开裂后关键截面应力变化定量分析

5.2不同开裂位置的结构裂缝对结构应力重分布的影响

5.2.1本节计算采用的开裂模型

5.2.2底板裂缝引起的应力重分布

5.2.3腹板斜裂缝引起的应力重分布

5.3本章小结

第6章 利用直接法研究开裂对结构挠度影响

6.1汾江大桥实际挠度发展分析

6.2汾江大桥长期挠度计算分析

6.2.1本节计算采用的开裂模型

6.2.2预应力损失与开裂引起的短期挠度

6.2.3徐变收缩、预应力损失及开裂引起的长期挠度

6.3开裂结构在不同预应力损失量下的竖向变形响应

6.3.1本节计算采用的开裂模型

6.3.2无损结构在不同预应力损失量下的竖向变形响应

6.3.3开裂结构在不同预应力损失量下的竖向变形响应

6.4本章小结

第7章 间接法模拟汾江大桥裂缝效应及性能研究

7.1计算说明

7.2汾江大桥静载试验简介

7.3汾江大桥实际抗弯刚度EI模拟

7.3.1梁段划分和抗弯刚度影响因素分析

7.3.2有限元模型实际抗弯刚度模拟

7.4汾江桥箱梁实际抗弯刚度影响因素分析

7.4.1汾江大桥桥面铺装和人行道板对箱梁刚度的影响分析

7.4.2汾江大桥实际桥面铺装检测结果

7.4.3汾江大桥桥面和人行道板对箱梁刚度的影响

7.4.4箱梁加固损伤及材料弹性模量对抗弯刚度的影响

7.5箱梁刚度误差对箱梁受力的影响分析

7.5.1损伤对恒载变形的影响

7.5.2损伤对恒载内力的影响

7.5.3汽车活载内力

7.5.4汽车活载位移

7.6本章小结

第8章 直接法与间接法对裂缝效应模拟的比较

8.1计算说明

8.2考虑加固修补因素后“直接法”建立的开裂模型

8.3两种方法得到的刚度折减系数比较

8.4本章小结

第9章 结论与建议

9.1结论

9.2建议

致谢

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文及研究成果