大跨径预应力混凝土桥梁温度、徐变效应的分析研究

摘要

大跨径预应力混凝土桥梁结构在温度荷载和混凝土徐变的作用下,会产生很大内力,将降低截面的抗裂性能,并可能产生温度裂缝,严重影响桥梁的安全性和耐久性.本文在总结过去有关研究的基础上,以一座典型的三跨预应力混凝土连续刚构桥和一座预应力混凝土斜拉桥为背景,研究分析了温度荷载和混凝土徐变对于预应力混凝土桥梁的影响.根据热传导及有限元分析理论,通过采用不同国家规范所规定的温度荷载计算模式,研究分析了温度荷载、混凝土水化热及其分布对于这类桥梁结构的影响,结果表明对预应力混凝土连续梁桥,我国新颁布的桥梁设计通用规范(JTG D60-2004)所规定计算模式的计算结果较为合理;升温荷载在主梁下缘引起较大的纵向拉应力,有时甚至超过活载的作用效果;不仅如此,由于温度沿高度及空间变化的非线性,在箱梁的顶板下缘等部位,也将引起较大的横向拉应力,即使在自由悬臂的翼板,同样存在较大的温度应力;施工期间混凝土水化热会产生较大的内高外低的温度场,必须引起高度的重视.本文还针对预应力混凝土连续刚构桥和斜拉桥,分析计算了其在施工和运营阶段,混凝土徐变对桥梁结构的影响.尤其在对斜拉桥的计算分析中,通过理论计算和实测值的比较,表明利用CEB-FIP规范的估算公式可以比较好的反映混凝土徐变对于该类桥的影响,并就此对桥梁的健康监测评估系统中如何考虑徐变影响提出了若干建议.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1前言

1.2温度、徐变荷载的特点

1.2.1混凝土温度荷载的特点及分类

1.2.2混凝土徐变的特点

1.3国内外对温度及徐变效应的研究现状

1.3.1桥梁结构温度效应研究现状

1.3.2混凝土徐变的研究现状

1.4本论文主要研究的内容

本章参考文献

第二章箱梁温度场、温度应力求解理论

2.1热传导基本理论

2.1.1导热微分方程

2.1.2边界条件

2.1.3初始条件

2.2有限元求解温度梯度

2.2.1单元划分和温度场的离散

2.2.2温度插值函数

2.2.3单元变分计算

2.2.4有限单元法的总体合成

2.2.5温度场的求解

2.3预应力混凝土箱型梁的温度应力求解

2.3.1混凝土箱梁日照温差内约束应力计算

2.3.2混凝土箱梁日照温差外约束应力计算

2.4本章小结

本章参考文献

第三章混凝土箱梁温度效应研究

3.1工程背景介绍

3.1.1全桥预应力钢束的布置情况

3.1.2主要设计参数

3.1.3主要材料、荷载及相关计算参数

3.2国内外设计标准中有关温度荷载的规定

3.3各国规范关于温度梯度计算模式的比较分析

3.3.1计算模型介绍

3.3.2、计算结果分析

3.4大跨度刚构桥日照温度效应研究

3.4.1日照温差效应的纵向计算

3.4.2日照温差横向应力的计算

3.5主梁施工水化热分析

3.5.1混凝土水化热计算方法

3.5.2有限元计算分析

3.5.3水化热温度场分析

3.6本章小结

本章参考文献

第四章混凝土徐变及对大跨连续刚构桥梁的影响分析

4.1概述

4.2混凝土徐变理论及计算方法

4.2.1混凝土徐变理论、加载龄期与徐变系数的关系

4.2.2混凝土徐变的计算方法[4-2]～[4-4]

4.2.3桥梁结构因混凝土徐变引起的变形计算

4.3典型三跨预应力混凝土连续刚构桥徐变效应研究

4.3.1挠度分析

4.3.2内力分析

4.3.3应力分析

4.4日照温差荷载和混凝土徐变效应组合对结构的影响

4.5本章小结

本章参考文献

第五章斜拉桥的温度、徐变效应研究

5.1工程概况

5.2有限元分析模型

5.3斜拉桥日照温差效应分析

5.3.1规范规定日照升温荷载作用下计算结果的分析

5.3.2不同升温作用下计算结果分析

5.4混凝土的徐变对斜拉桥的影响

5.5本章小结

本章参考文献

第六章结论与展望

6.1结论

6.2展望

致谢