基于应变的预应力混凝土连续刚构桥施工过程中开裂研究

摘要

近二十年来，我国预应力混凝土连续刚构桥得到了蓬勃发展，然而，在发展的同时也出现了不少问题，混凝土箱梁开裂便是严重问题之一。从时间上，开裂分为运营使用阶段的开裂和施工过程中的开裂。本文将以某预应力混凝土连续刚构桥为工程依托，对施工过程的开裂问题展开研究。主要内容如下:
　　 1、总结了近二十多年来，我国预应力混凝土连续刚构桥发生的一些开裂现象，特别是在施工过程中出现的开裂。在此基础上，按不同标准对施工过程中出现的开裂问题进行分类。
　　 2、推导了用主应变表达应变能密度的公式，提出了运用应变状态法分析结构材料开裂的安全风险的思想，引入不均匀应变概念和基于应变的强度理论方法。讨论分析了预应力混凝土连续刚构桥在施工过程中混凝土的受力行为及结构开裂安全性。
　　 3、研究导致预应力混凝土连续刚构桥在施工过程中产生复杂应变状态的主要因素，即预应力效应、温度效应和收缩徐变效应。分析了影响预应力作用效应的混凝土张拉龄期和预应力束下弯角等因素，探讨中跨合龙段底板在合龙束张拉后的空间受力状态;运用ANSYS的APDL参数化编程功能，从水化热和日照辐射两方面研究了非均匀温度场对施工期混凝土箱梁应力应变的影响。另外，分析了不同竖向温度梯度模式下处于悬臂施工阶段混凝土箱梁的温度效应;研究了混凝土粘结面因收缩应变差导致的收缩应力，并结合徐变的影响进行了分析。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 概述

1．1．1 预应力混凝土连续刚构桥的发展历史

1．1．2 预应力混凝土连续刚构桥的特征及优势

1．1．3 预应力混凝土连续刚构桥施工材料

1．1．4 预应力混凝土连续刚构桥的施工工艺

1．1．5 预应力混凝土连续刚构桥设计计算方法

1．1．6 预应力混凝土连续刚构桥在我国发展现状

1．2 预应力混凝土连续刚构桥目前存在的问题

1．3 预应力混凝土连续刚构桥施工过程中开裂在国内外研究现状

1．4 本文主要研究内容

第2章 混凝土开裂分析的应变强度理论

2．1 混凝土应力、应变之间关系及其比较

2．1．1 混凝土本构关系简介

2．1．2 基于应力和基于应变混凝土开裂准则比较

2．2 线弹性范围内空间应变状态下的强度理论

2．3 本章小结

第3章 预应力混凝土连续刚构桥预应力效应空间分析

3．1 预应力效应分析的空间有限元方法

3．2 预应力作用在ANSYS中模拟

3．3 实例工程结构参数

3．3．1 结构主梁参数

3．3．2 模型建立

3．4 张拉龄期对预应力效应的影响

3．5 腹板预应力束下弯角的影响

3．6 跨中合龙段底板开裂相关因素探讨

3．7 本章小结

第4章 施工过程中非均匀温度效应

4．1 温度效应的传播理论

4．1．1 预应力混凝土刚构桥温度效应概述

4．1．2 温度效应研究理论

4．2 水化热导致的温差效应

4．2．1 混凝土水化热分析理论及其在ANSYS中的模拟

4．2．2 普通块段箱梁浇注后水化热温度场分析

4．2．3 普通块段箱梁浇注后水化热应力应变场分析

4．3 日照对箱梁的温度效应

4．3．1 日照引起结构表面温度变化相关理论介绍

4．3．2 日照辐射在ANSYS中模拟

4．3．3 日照辐射温度场分析

4．3．4 日照辐射应力应变场分析

4．4 混凝土箱梁的竖向温度梯度模式比较分析

4．4．1 国内外的混凝土箱梁竖向温度梯度模式

4．4．2 不同温度梯度模式下的应力应变比较

4．5 本章小结

第5章 混凝土的收缩徐变效应

5．1 混凝土的收缩效应

5．1．1 混凝土收缩机理

5．1．2 混凝土收缩计算公式介绍

5．1．3 混凝土收缩在ANSYS中的模拟

5．1．4 混凝土收缩效应数值分析

5．2 混凝土的徐变效应

5．2．1 混凝土徐变相关概念

5．2．2 混凝土徐变理论

5．2．3 徐变系数影响因素研究

5．2．4 徐变效应对混凝土收缩、施工过程中刚构桥的影响

5．3 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的学术论文及参加的科研项目