24m节段拼装RPC简支箱梁抗弯试验及剪力滞效应研究

摘要

活性粉末混凝土(RPC)具有很高的抗压强度和抗拉强度，抗渗性、抗冻性和耐腐蚀性也优于普通混凝土。采用RPC材料代替普通混凝土，是推动桥梁向大跨、薄壁及高耐久性发展的有效途径。
　　针对现阶段RPC节段拼装梁理论研究较多，缺乏大尺寸模型试验验证的问题，本文对24m节段拼装RPC简支箱梁进行了抗弯试验研究和数值模拟分析，研究了RPC薄壁简支箱梁管道摩阻、变形特征等，获取了RPC节段拼装箱梁刚度参数和实际破坏形态。开展了试验梁的剪力滞效应分析，研究了剪力滞效应的影响因素，主要工作及研究结论如下:
　　(1)开展了24m节段拼装RPC简支箱梁抗弯试验研究，测定了预应力钢束与孔道摩阻系数，研究了预应力对梁体RPC产生的张拉效果，测试了试验梁在正常使用阶段、偏载工况、开裂及重裂荷载下的荷载-挠度曲线、应力分布规律、开裂时间、裂缝分布及实际破坏形态等特征。
　　(2)进行了24m节段拼装RPC简支箱梁的有限元模拟，通过数值模拟和试验对比，研究了节段拼装RPC简支箱梁静载试验受力变形情况，基于现有规范计算了节段拼装RPC简支箱梁的预应力损失、开裂弯矩、裂缝间距。结合试验现象及数值模拟数据分析了节段拼装RPC箱梁的破坏模式。
　　(3)运用能量变分法推导了RPC简支箱梁跨中截面在集中荷载和均布荷载作用下剪力滞系数计算公式，分析了试验梁在自重、预应力作用下和运营阶段的剪力滞效应及箱梁截面几何因素、接缝类型对剪力滞效应的影响。分析表明，翼缘悬臂长度、腹板宽厚比、跨宽比对剪力滞效应有一定影响，胶接缝不仅可提高节段拼装梁整体性能，对剪力滞效应也有一定影响。

目录

声明

致谢

摘要

1．1 活性粉末混凝土材料

1．1．1 活性粉末混凝土的配置方法和原理

1．1．2 活性粉末混凝土力学性能研究

1．1．3 活性粉末混凝土在桥梁中应用现状

1．2 预制节段拼装技术

1．2．1 预制节段拼装技术原理及优势

1．2．2 预制节段拼装技术的应用

1．2．3 预制节段拼装技术研究现状

1．3 节段拼装PRC梁研究现状

1．4 箱梁剪力滞效应

1．4．1 箱梁剪力滞效应的概念

1．4．2 箱梁剪力滞效应试验研究现状

1．4．3 箱梁剪力滞效应理论分析现状

1．5 本文研究内容及思路

2 节段拼装RPC简支箱梁理论及数值模拟分析方法

2．1 节段拼装梁受力特性分析

2．1．1 节段拼装梁与整体梁构造区别

2．1．2 节段拼装箱梁刚度与破坏模式分析

2．2 节段拼装梁剪力滞效应理论分析方法

2．2．1基本假定

2．2．2 控制微分方程建立求解

2．2．3 简支梁受集中荷载剪力滞系数计算

2．2．4 简支梁受均布荷载剪力滞系数计算

2．3 节段拼装RPC简支箱梁的数值分析方法

2．3．1 有限元法原理

2．3．2 单元的选取

2．3．3 模型建立

2．4 本章小结

3 24m节段拼装RPC简支箱梁试验研究

3．1 试验梁设计

3．2 试验梁材料性能

3．2．1 活性粉末混凝土

3．2．2 环氧树脂胶

3．2．3 预应力钢绞线

3．3 24 m试验梁制作

3．3．1 试验梁节段制作

3．3．2 试验梁拼装

3．4 试验方案

3．4．1 加载方案

3．4．2 加载工况

3．4．3 测试内容及方法

3．5 试验结果及分析

3．5．1 预应力张拉测试

3．5．2 箱梁静载试验结果

3．5．3 裂缝分布研究

3．6 本章小结

4 节段拼装RPC简支箱梁受力特性数值分析

4．1 预应力+重力作用下整体性能

4．1．1 预应力张拉结果

4．1．2 预应力+重力作用下整体性能分析

4．2 偏载作用下整体性能分析

4．3 运营荷载下整体性能分析

4．4 开裂及重裂荷载下箱梁性能研究

4．4．1 胶接缝及接缝旁混凝土应变

4．4．2 跨中竖向挠度

4．5 节段梁相关计算

4．5．1 预应力损失计算

4．5．2 开裂弯矩计算

4．5．3 平均裂缝间距计算

4．6 RPC节段梁破坏模式分析

4．7 本章小结

5 节段拼装RPC简支箱梁剪力滞效应分析

5．1 自重和预应力共同作用下箱梁剪力滞效应

5．1．1 理论计算

5．1．2 有限元计算

5．1．3 对比分析

5．2 自重、预应力、二期恒载和中活载共同作用下箱梁剪力滞效应

5．2．1 理论计算

5．2．2 有限元计算

5．2．3 对比分析

5．3 节段拼装RPC简支箱梁剪力滞效应影响因素分析

5．3．1 几何特征对剪力滞效应的影响

5．3．2 节段拼装对剪力滞效应的影响

5．4 本章小结

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

作者简历及攻读硕士／博士学位期间取得的研究成果

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